Локальная вычислительная сеть ЗАО Аплана Софтвер
Уважаемые члены Государственной аттестационной комиссии!
Вашему вниманию предлагается дипломная работа на тему: Локальная вычислительная сеть ЗАО «Аплана Софтвер».
Цель данной работы заключалась в освещении и решении практических проблем построения локальной вычислительной сети.
В современном здании требуют прокладки кабеля многие системы, такие как телефонная и компьютерная сеть, пожарная и охранная сигнализация, система видеонаблюдения и контроля доступа. Для рациональной их реализации необходима единая среда передачи данных, которой будет являться структурированная кабельная система.
В России на сегодняшний день к сожалению нет национального стандарта, определяющего разработку СКС, поэтому в своей работе я опирался на международные стандарты(ANSI/TIA/EIA-568-A и ISO/IEC11801).
Итак, постановка задачи.
Основная цель моей дипломной работы – составить проект ЛВС для ЗАО «Аплана Софтвер». Разрабатываемая ЛВС должна соответствовать принятым международным стандартам и обеспечить передачу всех видов информации (данные, голос, видео и т.п.) с учетом перспектив развития современных информационных технологий. Кроме того, данная ЛВС должна обеспечить интеграцию и работоспособность всех элементов и систем.
После построения СКС в рамках дипломной работы рассмотрена реализация компьютерной сети, системы бесперебойного питания, систем резервного копирования и защиты информации.
В ходе проектирования мною было рассмотрено несколько вариантов архитектуры, и выбран вариант как оптимальный по стоимости, так и наиболее удобный с точки зрения последующего администрирования. На рисунке «Топологии ЛВС» представлены виды топологий и их достоинства и недостатки.
В проекте реализована традиционная топология звезды на основе неэкранированных 4-х парных кабелей UTP категории 5e, кроме того, используется архитектура одноточечного управления, то есть все коммутационное оборудование находится в одном месте - в помещении серверной. Расстояние от серверной до любого рабочего места не превышает максимально возможную длину кабеля, разрешенную стандартом для данного уровня иерархии.
Создаваемая СКС должна обеспечить функционирование компьютерной и телефонной сети, то есть на каждом рабочем месте монтируется информационная розетка с двумя розеточными модулями. Из соображений универсальности внутренняя сеть телефонизации и внутренняя компьютерная сеть проектируется как единое целое, как часть СКС. Принадлежность розетки к компьютерной или телефонной сети определяется коммутацией. Схему компьютерной сети можно увидеть на рисунке «Структурная схема ЛВС».
В качестве корпоративного стандарта операционной системы для серверов и рабочих станций мною выбрана ОС Windows 2000 Server/Professional корпорации Microsoft. Эта версия поддерживает работу с большим объемом оперативной памяти и большим количеством процессоров. Она включает в себя средства организации кластеров и механизмы распределения нагрузки. Характеристики различных версий Windows 2000 приведены в дипломной работе.
В качестве системы резервного копирования выбран программный продукт ARCServe производства фирмы CA. Схема резервного копирования приведена на рисунке «Схема резервного копирования». ARCServe имеет клиент-серверную архитектуру, данные копируются на магнитную ленту.
Для обеспечения безопасности сети от попыток проникновения извне в проекте будет использован аппаратный комплекс межсетевого экран (IOS Firewall Feature Set) на базе устройства Cisco 2621 с использованием стандарта DES (Data Encrypting Standard). Для внутренней безопасности будут использованы средства шифрования данных с открытым ключом, встроенные в Windows 2000. Упрощенная схема шифрования с открытом ключом приведена на рисунке.
ИТАК, РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
Изучено большое количество специальной литературы. На основании полученных знаний составлен готовый к использованию проект. В проекте предоставлены необходимые расчеты и чертежи, спецификация оборудования и материалов, необходимых для построения ЛВС. Даны рекомендации по администрированию и сопровождению СКС. Кроме того, в рамках проекта рассмотрены реализация системы резервного копирования и методов обеспечения информационной безопасности. Наконец, было произведено тестирование данной системы, и по её результатам ЛВС принята в эксплуатацию.
В качестве дополнительных разделов в дипломном проекте присутствуют главы, посвященные безопасности и экологичности проектных решений – посмотрите рисунок искусственной освещенности помещения, а также присутствует организационно-экономическая часть – здесь мы увидем дерево целей создания ЛВС, а также основные технико-экономические показатели.
Доклад окончен.
Спасибо за внимание.
Министерство образования Российской федерации
Московский государственный открытый университет
ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
КАФЕДРА УИТС
Хохрин Виталий Евгеньевич
Локальная вычислительная сеть
ЗАО «Аплана Софтвер»
Научный руководитель
____Зинкевич Владимир Петрович_____
Допущен к защите
Зав. кафедрой, проф. Панцхава Ш.И.
Москва
2004
Содержание.
2.1.Обзор существующих принципов построения сетей. 6
2.1.1.1.По расстоянию между узлами. 6
2.1.1.3.По способу управления. 7
2.2.Структурированные кабельные системы (СКС). 8
2.2.2.Хронология развития стандартов СКС. 8
2.2.4.Волоконно-оптический кабель. 13
2.2.6.Горизонтальная кабельная система. 17
2.3.Коммутационное оборудование. 19
2.3.2. Телекоммуникационный шкаф. 19
2.3.3.Коммутационные блоки. 20
2.3.3.1.Коммутационные блоки типа 66М. 21
2.3.3.2.Коммутационные блоки типа 110. 23
2.3.3.3.Прочие коммутационные системы. 24
2.3.3.4.Коммутационные блоки BIX. 24
2.3.3.5.Коммутационные блоки KRONE. 25
2.3.4.Коммутационные панели (пэтч-панели). 25
2.3.6.1.Кабельные коннекторы. 28
2.3.6.2.Модульные коннекторы. 28
2.3.7.Терминирование модульных коннекторов. 30
2.4.Типы устройств Fast Ethernet. 30
2.5.Функциональное соответствие видов коммуникационного оборудования уровням модели OSI. 32
3.1.Анализ (формирование) требований. 35
3.1.2.Требования к активному оборудованию ЛВС. 35
3.1.3.Требования к системе управления ЛВС. 36
3.1.4.Требования к серверам. 36
3.1.5.Требования к сетевой операционной системе. 36
3.1.6.Требования к рабочим станциям. 36
3.1.7.Требования к системе резервного копирования. 37
3.1.8.Требования к комплексу сетевой печати. 38
3.1.9.Требования к программно-аппаратным средствам доступа в Internet. 38
3.1.10.Требования к системе бесперебойного питания основного оборудования ОЛВС. 38
3.2.1.Выбор структурированной кабельной системы. 39
3.2.1.3.Предел категории 5. 40
3.2.1.4.Перспектива на срок службы. 41
3.4.Выбор способа управления сетью. 46
3.5.1.Активное сетевое оборудование. 47
3.5.6.Пассивное оборудование. 50
3.6.Выбор программного обеспечения. 51
3.6.1.Обзор операционных систем. 51
3.6.3.Семейство ОС Windows 2000. 52
3.6.5.Обоснование выбора ОС Windows 2000 Advanced Server. 54
3.7.Построение технической модели. 56
3.8.Расчет полезной пропускной способности сети. 62
5.1.Технико-экономическое обоснование целесообразности проектирования ЛВС. 69
5.2.1.Состав конструкторской группы и должностные оклады. 70
5.2.2.Перечень основных этапов КР локальной вычислительной сети. 70
5.2.3.Смета затрат на КР локальной вычислительной сети. 71
5.3.1.Затраты на основные и вспомогательные материалы. 72
5.3.2.Затраты на комплектующие изделия. 73
5.3.3.Расчет заработной платы монтажников, занятых монтажом ЛВС. 73
5.3.4.Расчет сметы затрат на монтаж ЛВС. 74
5.3.5.Расчет общей сметы затрат на проектирование и монтаж ЛВС. 74
5.4.Расчет экономической эффективности проектируемой ЛВС. 74
5.4.1.Технико-экономические показатели. 75
6.1.Цель и решаемые задачи. 77
6.2.Опасные и вредные факторы при работе с ПЭВМ. 77
6.3.Характеристика объекта исследования. 78
6.4.Мероприятия по безопасности труда и сохранению работоспособности. 78
6.4.1.Обеспечение требований эргономики и технической эстетики. 78
6.4.1.1.Планировка помещения, размещение оборудования 78
6.4.1.2.Эргономические решения по организации рабочего места пользователей ПЭВМ. 79
6.4.1.3.Цветовое оформление помещения. 81
6.4.2.Обеспечение оптимальных параметров воздуха зон. 82
6.4.2.1.Нормирование параметров микроклимата. 82
6.4.2.2.Нормирование уровней вредных химических веществ. 83
6.4.2.3.Нормирование уровней аэроионизации. 84
6.4.2.4.Расчет приточно-вытяжной вентиляции. 84
6.4.3.Создание рационального освещения. 86
6.4.3.1.Расчет искусственной освещенности помещения. 86
6.4.5.Обеспечение режимов труда и отдыха. 88
6.4.6.Обеспечение электробезопасности. 89
6.4.7.Защита от статического электричества. 90
6.4.8.Обеспечение пожаробезопасности. 91
Введение.
В данном дипломном проекте рассматривается проблема построения локальной вычислительной сети организации ЗАО «Аплана Софтвер» под управлением операционной системы Windows 2000 Advanced Server.
Реализация предложенного проекта позволит сократить бумажный документооборот внутри компании, повысить производительность труда, сократить время на получение и обработку информации, выполнять точный и полный анализ данных, обеспечивать получение любых форм отчетов по итогам работы. Как следствие, образуются дополнительные временные ресурсы для разработки и реализации новых проектов. Таким образом, решится проблема окупаемости и рентабельности внедрения корпоративной сети. Локальная вычислительная сеть должна быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечить надлежащую степень защищенности данных.
Целью дипломного проекта является организация корпоративной компьютерной сети.
Для решения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
Выбор СКС, топологии, оборудования и программного обеспечения
Выбор способа управления сетью
Расчет энергопотребления, монтажа ЛВС, искусственного освещения, притяжной вентиляции;
Управление сетевыми ресурсами и пользователями сети;
Рассмотрение вопросов безопасности сети;
Необходимо разработать рациональную, гибкую структурную схему сети предприятия, выбрать аппаратную и программную конфигурацию сервера, а так же проработать вопросы обеспечения необходимого уровня защиты данных.
Аналитический обзор локальных сетей.
Обзор существующих принципов построения сетей.
Понятие локальной вычислительной сети (ЛВС): локальная сеть (ЛВС) представляет собой коммуникационную систему, позволяющую совместно использовать ресурсы компьютеров, подключенных к сети, таких как принтеры, плоттеры, сканеры, диски, приводы CD-ROM и другие периферийные устройства. Локальная сеть обычно ограничена территориально одним или несколькими близко расположенными зданиями.
Классификация ЛВС.
Вычислительные сети классифицируются по ряду признаков:
По расстоянию между узлами.В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети:
территориальные - охватывающие значительное географическое пространство,
еще одно их название - региональные, они используют технологии глобальных сетей для объединения локальных сетей в конкретном географическом регионе, например в городе.
Региональные сети обозначают MAN (Metropolitan Area Network).
глобальные – это сети, которые могут соединять сети по всему миру, например сети нескольких городов, регионов или стран. Для межсетевых соединений обычно используются сторонние средства коммуникаций.
Англоязычное название для территориальных сетей - WAN (Wide Area Network);
локальные (ЛВС) – представляют собой набор соединенных в сеть компьютеров, расположенных в пределах небольшого физического региона, например одного или нескольких зданий. Локальные сети обозначают LAN (Local Area Network)
Особо выделяют единственную в своем роде глобальную сеть Internet (реализованная в ней информационная служба World Wide Web (WWW) переводится на русский язык как всемирная паутина). Это сеть сетей со своей технологией. В Internet существует понятие интрасетей (Intranet) - корпоративных сетей в рамках Internet.
По топологии.
Сетевая топология – это геометрическая форма сети. В зависимости от топологии соединений узлов различают сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной и смешанной топологий.
шинная (bus) - локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь, и данные передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных (последнее свойство называют широковещательностью);
кольцевая (ring) - узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети;
звездная (star) - имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов;
смешанная (mixed) - это тип сетевой топологии которая содержит в себе некоторые черты основных сетевых топологий(шина, звезда, кольцо).
а) Шина б) Кольцо в) Звезда
Рис.1 Виды топологий
По способу управления.
В зависимости от способа управления различают сети:
клиент/сервер - в них выделяется один или несколько узлов (их название - серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент/сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений.
одноранговые - в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.
Наконец появилась сетецентрическая концепция, в соответствии с которой пользователь имеет лишь дешевое оборудование для обращения к удаленным компьютерам, а сеть обслуживает заказы на выполнение вычислений и получения информации. То есть пользователю не нужно приобретать программное обеспечение для решения прикладных задач, ему нужно лишь платить за выполненные заказы. Подобные компьютеры называют тонкими клиентами или сетевыми компьютерами.
По методу доступа.
Типичная среда передачи данных в ЛВС - отрезок (сегмент) кабеля. К нему через аппаратуру окончания канала данных подключаются узлы - компьютеры и возможно общее периферийное оборудование. Поскольку среда передачи данных общая, а запросы на сетевые обмены у узлов появляются асинхронно, то возникает проблема разделения общей среды между многими узлами, другими словами, проблема обеспечения доступа к сети.
Доступом к сети называют взаимодействие станции (узла сети) со средой передачи данных для обмена информацией с другими станциями. Управление доступом к среде - это установление последовательности, в которой станции получают доступ к среде передачи данных.
Различают случайные и детерминированные методы доступа. Среди случайных методов наиболее известен метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов. Англоязычное название метода - Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection (CSMA/CD). Протокол CSMA/CD воплотил в себе идеи вышеперечисленных алгоритмов и добавил важный элемент – разрешение коллизий. Поскольку коллизия разрушает все передаваемые в момент ее возникновения кадры, то и нет смысла станциям продолжать дальнейшую передачу своих кадров, коль скоро они (станции) обнаружили коллизии. В противном случае, значительной была бы потеря времени при передаче длинных кадров. Поэтому для своевременного обнаружения коллизии станция прослушивает среду на всем протяжении собственной передачи.
Структурированные кабельные системы (СКС). Понятие СКС.
Структурированной кабельной системой (СКС) называется кабельная система:
имеющая стандартизованную структуру и топологию,
использующая стандартизованные элементы (кабели, разъемы, коммутационные устройства и т.п.),
обеспечивающая стандартизованные параметры (скорость передачи данных, затухание и проч.),
управляемая (администрируемая) стандартизованным образом.
Отметим, что термин "стандартизованный" не означает здесь "одинаковый", а определяет лишь, что все различные СКС строятся по одинаковым принципам и правилам и в соответствии с национальными и международными стандартами в области информационных технологий.
Хронология развития стандартов СКС.
До 1984 года здания проектировались практически без учета тех телекоммуникационных сервисов, которые должны были впоследствии функционировать в них. Появлявшиеся приложения передачи данных требовали применения специфических типов кабельных продуктов. Система IBM S/3X работала на твинаксиальных кабелях 100 0м, a Ethernet - на коаксиальных 50 0м. В то время как местные телефонные компании имели возможность монтировать свои кабельные системы для приложений передачи речи на стадии строительства здания, специалисты по установке систем передачи данных получали доступ на объект уже после того, как он был заселен. Инфраструктура подвергалась переделкам, зачастую за счет больших дополнительных затрат, и к неудовольствию конечного пользователя. В этот период речевые кабельные системы имели минимальную структуру. Типичная система в коммерческом здании строилась на основе неэкранированной витой пары (Unshielded Twisted Pair, UTP) с рабочими характеристиками, пригодными только для передачи речи, и имела конфигурацию "звезда". Количество пар, приходящих в ключевые точки варьировалось от 1 до 25.
Максимальные расстояния передачи сигналов и количество кроссовых коммутационных узлов определялись поставщиком сервиса или изготовителем активного оборудования.
Ранние типы кабельных систем, применявшихся для передачи данных в 60-е годы, основывались, как правило, на передаче несбалансированного сигнала по кабелю "витая пара" между хост-компьютерами и терминалами. Такой тип кабельной системы годился только для низкоскоростных коммуникаций, и, по мере того, как скорости передачи росли, ограничения, связанные с технологией передачи несбалансированного сигнала по кабелям "витая пара", стали слишком очевидными.
В середине 70-х годов компания IBM начала производство мэйнфреймов, которые использовали коаксиальный кабель с сопротивлением 93 0м. Создание несколькими годами позже устройства, часто называемого "балун" (BALUN - BALanced/UNbalanced), позволило использовать активное оборудование с коаксиальными интерфейсами в кабельных системах на основе витой пары.
Адаптер типа "балун" осуществляет конвертацию несбалансированного сигнала, передаваемого по коаксиальной среде, в сбалансированный сигнал, который может распространяться по кабелям "витая пара".
После возникновения технологии Ethernet вначале 80-х годов, коаксиальный кабель с сопротивлением 50 0м начал заполнять коммерческие здания. По мере расширения популярности Ethernet, ведущие производители, такие как Cabletron и Bay Networks (бывшая Synoptics), начали предлагать сетевые интерфейсные карты с модульными разъемами вместо коаксиальных коннекторов.
Эта высокоскоростная технология (10BASE-T) требовала применения первоклассного кабеля "витая пара", оптимизированного для передачи данных, который позднее был классифицирован как UTP категории 3.
В середине 80-х годов компания IBM разработала технологию Token Ring, определив в качестве передающей среды двухпарный экранированный кабель "витая пара" (ЭВП) 150 0м (Shielded Twisted Pair, STP). Однако, по мере расширения применения витой пары в сетевых приложениях передачи данных, как альтернатива STP была введена в употребление UTP в качестве передающей среды для приложений Token Ring 4 и 16 Мбит/с.
В течение этого периода пользователи были поставлены перед выбором нескольких типов передающих сред, которые включали в себя UTP, STP, коаксиал, твинаксиал, двойной коаксиал и оптическое волокно. Коннекторы, использовавшиеся с вышеперечисленными кабелями - модульные разъемы, универсальные коннекторы передачи данных (UDC), BNC, твинакс, DB9, DB15, DB25 и разнообразные оптические коннекторы. При приобретении конечным пользователем оборудования у нового производителя или при установке новой системы старая система обычно полностью была обречена на замену. Вместо извлечения ненужных теперь кабелей из телекоммуникационных трасс, они часто оставлялись на своем месте и новая кабельная система прокладывалась поверх старой. Зачастую старые кабельные трассы становились настолько захламленными, что приходилось создавать новые.
Для удовлетворения растущего спроса на телекоммуникационные кабельные системы, которые могли поддерживать различные приложения, производители создавали кабельные системы, которые поддерживали речевые приложения и специфические приложения передачи данных. Несмотря на появление таких тенденций, конечные пользователи все еще были вынуждены делать выбор среди множества кабельных систем от различных производителей. В некоторых случаях была возможна совместимость, в других ее не было. Отсутствие однородности и универсальности вынудило промышленность к разработке стандартов, которые бы гарантировали совместимость между продукцией различных производителей. Для удовлетворения этого требования в 1985 году
Ассоциация электронной промышленности (ЕIА) и Ассоциация телекоммуникационной промышленности (ТIА) организовали работу технических комитетов для разработки однородного семейства стандартов телекоммуникационных кабельных систем. Эти комитеты работали более 6-ти лет в направлении разработки первых упорядоченных стандартов телекоммуникационного каблирования, телекоммуникационных трасс и помещений. Разработанные стандарты получили распространение во многих странах и были выработаны дополнительные спецификации к разделам по администрированию, системам заземления, а также универсальные категории кабельных продуктов и соответствующих коннекторов для среды UTP/STP 100 0м. Работа над стандартами кабельных систем была продолжена новым изданием стандарта ANSI/TIA/EIA-568-A и находящимся в настоящее время на стадии публикации стандартом ANSI/TIA/EIA-568-B, а также выпуском международного стандарта универсальной кабельной системы ISO/IEC 11801 и европейского стандарта универсальной кабельной системы CENELEC EN 50173.
До 1991 года законодателями в телекоммуникационных кабельных системах были компании-производители компьютерной техники. Конечные пользователи зачастую оказывались в неприятном положении из-за противоречивших друг другу требований отдельных производителей по рабочим характеристикам систем и были вынуждены платить большие суммы за монтаж, настройку и эксплуатацию частных систем.
Промышленность средств телекоммуникаций признавала необходимость создания экономичной, эффективной кабельной системы, которая могла бы поддерживать наиболее возможно широкий спектр приложений и оборудования. ЕIА, ТIА и представительный консорциум ведущих телекоммуникационных компаний начали совместную работу по созданию стандарта на телекоммуникационные кабельные системы коммерческих зданий ANSI/EIA/TIA-568-1991 (Commercial Building Telecommunications Cabling Standard).
Дополнительные нормативные документы, описывающие требования и правила по проектированию и монтажу телекоммуникационных кабельных трасс и помещений, администрированию систем, спецификации кабельных компонентов и коммутационного оборудования, были выпущены вслед за ним. Стандарт ANSI/EIA/TIA-568-1991 был пересмотрен в 1995 году и в настоящее время носит название ANSI/TIA/EIA-568-A.
Целью указанных стандартов является описание структурированного каблирования - телекоммуникационной кабельной системы, которая может виртуально поддерживать любые приложения передачи речи, изображения и данных по желанию конечного пользователя.
Рис.2 Схема типовой СКС.
В настоящее время по мере того, как все большее количество пользователей переходят к применению открытых систем, выпускаемое активное оборудование проектируется на основе положения, что кабельная часть информационной инфраструктуры соответствует требованиям стандартов, то есть является гарантированно надежной и способной обеспечивать определенные рабочие характеристики. К различным рискам, являющимися следствием нестандартных кабельных систем, можно отнести следующие - сетевые рабочие характеристики ниже определенных стандартами, повышенная стоимость внесения изменений в систему и неспособность системы поддерживать новые технологии. По мере распространения принципов структурированного каблирования стоимость устанавливаемого сетевого оборудования падала, а эффективность передачи данных росла с экспоненциальной зависимостью. Телекоммуникационная инфраструктура переросла в доступный инструмент бизнеса с широкими возможностями.
Структурированная кабельная система (СКС) является основополагающей базой на протяжении всего времени существования информационной сети. Это основа, от которой зависит функционирование всех деловых приложений. Правильно спроектированная, смонтированная кабельная система снижает расходы любой организации на всех фазах своей жизни.
По данным статистики несовершенные кабельные системы являются причиной до 70% всех простоев информационной сети. Монтируя СКС, созданную в соответствии с положениями стандартов, можно эффективно устранять значительную долю времени простоев.
Несмотря на то, что кабельная система, как правило, существует дольше большинства других сетевых компонентов, ее стоимость составляет небольшую часть общих инвестиций в информационную сеть. Таким образом, использование структурированной кабельной систем является весьма убедительным способом инвестирования в производительность любой организации или компании.
Кабельная система является компонентом сети с самым продолжительным временем жизни, дольше которого существует только каркас здания. Кабельная система, созданная на основе стандартов, гарантирует долговременное функционирование сети и поддержку многочисленных приложений, обеспечивая отдачу от инвестиций на всем протяжении ее существования.
Витая пара.
Витая пара (twisted pair) - это кабель на медной основе, объединяющий в оболочке одну или более пар проводников. Каждая пара представляет собой два перевитых вокруг друг друга изолированных медных провода. Кабели данного типа зачастую сильно отличаются по качеству и возможностям передачи информации. Соответствия характеристик кабелей определенному классу или категории определяют общепризнанные стандарты (ISO 11801 и TIA-568). Сами характеристики напрямую зависят от структуры кабеля и применяемых в нем материалов, которые и определяют физические процессы, проходящие в кабеле при
передачи сигнала.
Кабель типа "витая пара" (TP, Twisted Pair) бывает двух видов: экранированная витая пара (STP, Shielded Twisted Pair) и неэкранированная витая пара (UTP, Unshielded Twisted Pair). Также подразделяется на одножильную и многожильную витую пару, а также витую пару для внешней прокладки.
Рис.3 Кабель витая пара
Неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted Pair): разделяется на категории 1,2,3,4,5,5e,6;7. Самые распространённые в настоящее время категории - 5 и 5е, со скоростью передачи данных 10,100 и 1000 Мб/с. Кабели выпускаются в 4-парном исполнении. Все пары имеют определённый цвет и шаг скрутки. Обычно две пары предназначены для передачи данных, а две – для передачи голоса. Для соединения кабеля с оборудованием используются вилки и розетки RJ-45. Диаметр кабеля: 22 AWG, 24 AWG, 26 AWG. Чем больше номер, тем меньше его диаметр.
Экранированная витая пара (Shielded Twisted Pair): разделяется на категории 5,5e,6,7. Основное назначение этих кабелей – поддержка высокоскоростных протоколов. Экранированная витая пара хорошо защищает передаваемые сигналы от внешних помех и используется только для передачи данных.
Преимущества и недостатки витой пары:
плюсы: Простота установки, отказоустойчивость, высокая производительность.
минусы: Ограниченная длина, слабая помехоустойчивость от наводок (силовые трансформаторы, передающие устройства, лампы дневного света).
Таблица 1. Параметры физического уровня для сетей Ethernet и Fast Ethernet
| 10Base-2 | 10Base-T | 100Base-TX | |
| Кабель | Тонкий коаксиальный коаксиальный кабель RG-58 | Неэкранированная витая пара категории 3 и 5 | Неэкранированная витая пара категории 5e |
| Максимальная длина сегмента, м | 185 | 100 | 100 |
| Максимальное расстояние между узлами сети (при использовании повторителей), м | 925 | 500 | 200 |
| Максимальное число станций в сегменте | 30 | 1024 | 1024 |
Характеристический импеданс соответствует входному импедансу однородной линии передачи бесконечной длины то есть линии передачи предельной длины, терминированной нагрузкой со значением ее собственного характеристического импеданса. В общем случае, характеристический импеданс - это комплексное число с резистивной и реактивной компонентами. Он является функцией частоты передаваемого сигнала и не зависит от длины линии. При очень высоких частотах характеристический импеданс асимптотически стремится к фиксированному резистивному сопротивлению. Например, коаксиальные кабели обладают импедансом 50 или 75 0м на высоких частотах. Типичное значение импеданса для кабелей "витая пара" - 100 0м при частотах свыше 1 МГц.
Затухание сигнала - это отношение в децибелах (дБ) мощности входного сигнала к мощности сигнала на выходе при соответствии импедансов источника и нагрузки характеристическому импедансу кабеля. Значение входной мощности может быть получено путем измерения мощности при непосредственном подключении нагрузки к источнику без прохождения сигнала по кабелю. В случаях, когда в местах терминирования импедансы не идеально соответствуют друг другу, отношение входной мощности к выходной носит название вносимых потерь или вносимого затухания.
Переходное затухание на ближнем конце (Near End Crosstalk, NEXT) - параметр, характеризующий затухание сигнала помехи, наведенного сигналом, проходящим по одной паре проводников, на другую, расположенную поблизости. Измеряется в дБ. Чем выше значение NEXT, тем лучше изоляция помехам между двумя парами проводников.
Обратные потери (потери при отражении). Когда импеданс кабеля и нагрузки не совпадает, сигнал, распространяющийся по кабелю, частично будет отражаться в точке интерфейса кабель-нагрузка.
Мощность отраженного сигнала носит название потерь при отражении или обратных потерь. Чем лучше совместимость импедансов, тем меньше отражаемая мощность и тем ниже обратные потери.
Временная задержка распространения сигнала. Сигнал, распространяющийся от входной точки к выходной, приходит с временной задержкой, величина которой является отношением длины кабеля к скорости распространения сигнала V в передающей среде. В случае идеальной линии передачи, состоящей из двух проводников в вакууме, скорость распространения сигнала равна скорости распространения света в вакууме с. На практике скорость распространения сигнала в кабеле зависит от свойств диэлектрических материалов, окружающих проводники.
Отношение сигнал-шум (SNR) - это соотношение между уровнем принимаемого сигнала и уровнем принимаемого шума, причем уровень сигнала должен значительно превосходить уровень шума для обеспечения приемлемых условий передачи.
Отношение затухания к переходному затуханию (ACR). Соотношение между сигналом и шумом может быть выражено в форме отношения затухания к переходному затуханию (ACR). ACR - это разница между ослабленным сигналом на выходе и вредным наведенным сигналом ("шумом") NEXT.
Волоконно-оптический кабель.
Волоконно-оптический кабель – кабель, содержащий одно или несколько оптических волокон для передачи данных в виде света. В зависимости от конструктивного исполнения волоконно-оптические кабели делятся на кабели внутренней и внешней прокладки, а также кабели для шнуров.
Волоконно-оптические коммуникации имеют ряд преимуществ по сравнению с электронными системами, использующими передающие среды на металлической основе. В волоконно-оптических системах передаваемые сигналы не искажаются ни одной из форм внешних электронных, магнитных или радиочастотных помех. Таким образом, оптические кабели полностью невосприимчивы к помехам, вызываемым молниями или источниками высокого напряжения.
Цифровые вычислительные системы, телефония и видеовещательные системы требуют новых направлений для улучшения передающих характеристик. Большая ширина спектра оптического кабеля означает повышение емкости канала. Кроме того, более длинные отрезки кабеля требуют меньшего количества репитеров, так как волоконно-оптические кабели обладают чрезвычайно низкими уровнями затухания. Это свойство идеально подходит для широковещательных и телекоммуникационных систем.
По сравнению с обычными коаксиальными кабелями с равной пропускной способностью, меньший диаметр и вес волоконно-оптических кабелей означает сравнительно более легкий монтаж, особенно в заполненных трассах. 300 метров одноволоконного кабеля весят около 2,5 кг. 300 метров аналогичного коаксиального кабеля весят 32 кг - приблизительно в 13 раз больше.
Основные элементы оптического волокна
Ядро. Ядро - светопередающая часть волокна, изготавливаемая либо из стекла, либо из пластика. Чем больше диаметр ядра, тем большее количество света может быть передано по волокну.
Демпфер. Назначение демпфера - обеспечение более низкого коэффициента преломления на границе с ядром для переотражения света в ядро таким образом, чтобы световые волны распространялись по волокну.
Оболочка. Оболочки обычно бывают многослойными, изготавливаются из пластика для обеспечения прочности волокна, поглощения ударов и обеспечения дополнительной защиты волокна от воздействия окружающей среды. Такие буферные оболочки имеют толщину от 250 до 900 мкм.
Рис.4 Оптический кабель
Размер волокна в общем случае определяется по внешним диаметрам его ядра, демпфера и оболочки. Например, 50/125/250 - характеристика волокна с диаметром ядра 50 мкм, диаметром демпфера 125 мкм и диаметром оболочки 250 мкм. Оболочка всегда удаляется при соединении или терминировании волокон.
Тип волокна идентифицируется по типу путей, или так называемых "мод", проходимых светом в ядре волокна. Существует два основных типа волокна - многомодовое и одномодовое. Ядра многомодовых волокон могут обладать ступенчатым или градиентным показателями преломления. Многомодовое волокно со ступенчатым показателем преломления получило свое название от резкой, ступенчатой, разницы между показателями преломления ядра и демпфера. В более распространенном многомодовом волокне с градиентным показателем преломления лучи света также распространяются в волокне по многочисленным путям. В отличие от волокна со ступенчатым показателем преломления, ядро с градиентным показателем содержит многочисленные слои стекла, каждый из которых обладает более низким показателем преломления по сравнению с предыдущим слоем по мере удаления от оси волокна. Результатом формирования такого градиента показателя преломления является то, что лучи света ускоряются во внешних слоях и их время распространения в волокне сравнивается с временем распространения лучей, проходящих по более коротким путям ближе к оси волокна.
Таким образом, волокно с градиентным показателем преломления выравнивает время распространения различных мод так, что данные по волокну могут быть переданы на более дальние расстояния и на более высоких скоростях до того момента, когда импульсы света начнут перекрываться и становиться неразличимыми на стороне приемника.
Волокна с градиентным показателем представлены на рынке с диаметрами ядра 50, 62,5 и 100 мкм.
Одномодовое волокно, в отличие от многомодового, позволяет распространяться только одному лучу или моде света в ядре. Это устраняет любое искажение, вызываемое перекрытием импульсов. Диаметр ядра одномодового волокна чрезвычайно мал - приблизительно 5 -10 мкм. Одномодовое волокно обладает более высокой пропускной способностью, чем любой из многомодовых типов. Например, подводные морские телекоммуникационные кабели могут нести 60000 речевых каналов по одной паре одномодовых волокон.
Рис.5 Одномодовый и многомодовый кабель
Собственные потери оптического волокна:
Свет является электромагнитной волной. Скорость света уменьшается при распространении по прозрачным материалам по сравнению со скоростью распространения света в вакууме. Волны инфракрасного диапазона также распространяются различно по оптическому волокну. Поэтому затухание, или потери оптической мощности, должны измеряться на специфических длинах волн для каждого типа волокна. Длины волн измеряются в нанометрах (нм).
Потери оптической мощности на различных длинах волн происходят в оптическом волокне вследствие поглощения, отражения и рассеяния. Эти потери зависят от пройденного расстояния и конкретного вида волокна, его размера, рабочей частоты и показателя преломления. Величина потерь оптической мощности вследствие поглощения и рассеяния света на определенной длине волны выражается в децибелах оптической мощности на километр (дБ/км).
Волокна оптимизированы для работы на определенных длинах волн. Например, можно достичь потерь в 1 дБ/км для многомодового волокна 50/125 мкм на длине волны 1300 нм, и менее 3 дБ/км (50%-е потери мощности) для того же волокна на 850 нм. Эти два волновых региона, - 850 и 1300 нм, являются областями наиболее часто определяемыми для рабочих характеристик оптических волокон и используются современными коммерческими приемниками и передатчиками. Кроме того, одномодовые волокна оптимизированы для работы в регионе 1550 нм.
В коаксильном кабеле чем больше частота, тем больше уменьшается амплитуда сигнала с увеличением расстояния, и это явление называется затуханием. Частота для оптического волокна постоянна до тех пор, пока она не достигнет предела диапазона рабочих частот. Таким образом, оптические потери пропорциональны только расстоянию. Такое затухание в волокне вызвано поглощением и рассеиванием световых волн на неоднородностях, вызванных химическими загрязнениями, и на молекулярной структуре материала волокна. Эти микрообъекты в волокне поглощают или рассеивают оптическое излучение, оно не попадает в ядро и теряется. Затухание в волокне специфицируется производителем для определенных длин волн: например, З дБ/км для длины волны 850 нм. Это делается потому, что потери волокна изменяются с изменением длины волны.
Потери на микроизгибах. Без специальной защиты оптическое волокно подвержено потерям оптической мощности вследствие микроизгибов. Микроизгибы - это микроскопические искажения волокна, вызываемые внешними силами, которые приводят к потере оптической мощности из ядра. Для предотвращения возникновения микроизгибов применяются различные типы защиты волокна. Волокна со ступенчатым показателем относительно более устойчивы к потерям на микроизгибах, чем волокна с градиентным показателем.
Полоса пропускания (ширина спектра) - это мера способности волокна передавать определенные объемы информации в единицу времени. Чем шире полоса, тем выше информационная емкость волокна. Полоса выражается в МГц-км.
Например, по волокну с полосой 200 МГц-км можно передавать данные с частотой 200 МГц на расстояния до 1 км или с частотой 100 МГц на расстояния до 2 км. Благодаря сравнительно большой полосе пропускания, волокна могут передавать значительные объемы информации. Одно волокно с градиентным показателем преломления может с легкостью передавать 500 миллионов бит информации в секунду. Тем не менее, для всех типов волокон существуют ограничения ширины полосы, зависящие от свойств волокна и типа используемого источника оптической мощности.
Для точного воспроизведения передаваемых по волокну данных световые импульсы должны распространяться раздельно друг от друга, имея четко различимую форму и межимпульсные промежутки. Однако лучи, несущие каждый из импульсов, проходят разными путями внутри многомодового волокна. Для волокон со ступенчатым показателем преломления лучи, проходя зигзагообразно по волокну под разными углами, достигают приемника в разное время.
Это различие во времени прибытия импульсов в точку приема приводит к тому, что импульсы на выходе линии искажаются и накладываются друг на друга. Это так называемое модальное рассеивание, или модальная дисперсия, или уширение светового импульса ограничивает возможную для передачи частоту, так как детектор не может определить, где заканчивается один импульс и начинается следующий. Разница во временах прохождения самой быстрой и самой медленной мод света, входящих в волокно в одно и то же время и проходящих 1 км, может быть всего лишь 1 -3 нс, однако такая модальная дисперсия влечет за собой ограничения по скорости в системах, работающих на больших расстояниях. Удваивание расстояния удваивает эффект дисперсии.
Модальная дисперсия часто выражается в наносекундах на километр, например, 30 нс/км. Также она может быть выражена и в частотной форме, например 200 МГц-км. Это означает, что волокно или система будут эффективно работать в пределах частот до 200 МГц, прежде чем рассеивание начнет сказываться на пропускной способности на расстояниях более одного километра. Эта же система сможет передавать сигнал с частотой 100 МГц на расстояние в два километра.
Дисперсия делает многомодовое волокно со ступенчатым показателем преломления наименее эффективным по ширине полосы среди всех трех типов волокна. Поэтому оно используется на более коротких участках и низких частотах передачи. Типичным значением ширины полосы ступенчатого волокна является 20 МГц-км.
Размеры ядра одномодового волокна малы - от 8 до 10 мкм, что позволяет проходить по волокну только одному лучу света. Так как модальная дисперсия в данном случае полностью отсутствует, полоса пропускания у такого волокна гораздо больше, чем у многомодового, что позволяет достигать рабочих частот свыше нескольких сотен гигагерц на километр (ГГц-км).
Оптические волокна обладают еще одной разновидностью дисперсии, возникающей вследствие того, что разные длины волн распространяются в среде с разной скоростью. Такую "спектральную дисперсию" можно наблюдать, когда белый свет распадается на семь цветов радуги, проходя через стеклянную призму. Волны, представляющие разные цвета, движутся в среде с разной скоростью, что приводит к различию в траекториях распространения лучей. Если бы оптический источник волоконной системы излучал свет одной частоты, спектральная дисперсия или материальная дисперсия (или хроматическая дисперсия, как ее еще часто называют) была бы устранена. В действительности, абсолютно монохроматических источников света не существует. Лазеры обладают определенным, хотя и очень небольшим, уширением спектра излучаемого света. У источников света на основе LED (полупроводниковые светодиоды) спектральный диапазон в 20 раз шире чем у лазера, и спектральная дисперсия, в свою, очередь намного выше. Дисперсия в стеклянном волокне минимальна в регионе около 1300 нм, позволяя одномодовым волокнам иметь значительную полосу на данной длине волны.
Одномодовое волокно обычно используется с лазерными источниками благодаря своей высокой спектральной чистоте. Для обеспечения эффективного функционирования таких систем требуются прецизионные коннекторы и муфты.
Благодаря своим низким потерям и высоким пропускным характеристикам, одномодовые волокна, как правило, являются наилучшим и, как правило, единственным выбором для монтажа протяженных высокоскоростных линий, таких как междугородние телекоммуникационные системы.
Между одномодовым волокном и волокном со ступенчатым показателем преломления располагаются волокна с градиентным показателем преломления. Для уменьшения эффекта модальной дисперсии лучи в таких волокнах постепенно перенаправляются назад к оси ядра. Волокна с градиентным показателем преломления имеют гораздо большую полосу, чем волокна со ступенчатым показателем преломления. По волокну с градиентным показателем преломления с полосой 600 МГц-км можно передавать сигнал с модуляцией 20 МГц на расстояние до 30 км. Стоимость такого стеклянного волокна является одной из самых низких. Малые потери мощности передаваемого сигнала плюс большая полоса позволяют использовать его для монтажа локальных сетей.
Беспроводные сети.
Беспроводные компьютерные сети – это технология, позволяющая создавать вычислительные сети, полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей (например, Ethernet), без использования кабельной проводки. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны СВЧ-диапазона.
Беспроводные сети используются там, где кабельная проводка затруднена или невозможна. Сеть, развернутая в соответствии со стандартом “RadioEthernet”, представляет собой аналог обычной кабельной сети Ethernet с коллизионным механизмом доступа к среде передачи данных. Разница состоит только в характере этой среды. Radio Ethernet полностью обеспечивает все потребности беспроводной передачи данных внутри помещений.
При наружном применении RadioEthernet очень удобно использовать сети на “последней миле” взамен кабельной, то есть – для соединения между абонентом и ближайшим узлом опорной сети. При этом реальная протяженность “последней мили” может быть от нескольких сотен метров до 20-30 км и ограничена лишь наличием прямой видимости.
Горизонтальная кабельная система.
Горизонтальная кабельная система начинается телекоммуникационной розеткой на рабочем месте и заканчивается горизонтальным кроссом в телекоммуникационном шкафу. Она включает в себя: розетку, горизонтальный кабель, точки терминирования и пэтч-корды (кроссировочные перемычки), представляющие собой горизонтальный кросс.
Горизонтальная кабельная система должна иметь топологическую конфигурацию "звезда". Каждое рабочее место соединено непосредственно с горизонтальным кроссом (НС) в телекоммуникационном шкафу (ТС). Максимальная протяженность любого горизонтального кабельного сегмента не должна превышать 90 м независимо от типа используемой передающей среды.
Горизонтальные кабели по своему количеству занимают первое место во всем объеме кабельных сегментов телекоммуникационной инфраструктуры здания. Несмотря на то, что стандарт Е1А/Т1А 568 суживает круг возможных вариантов кабельной продукции, одним из основных моментов при планировании СКС является правильный выбор типа передающей среды для обеспечения поддержки вероятных изменений в будущем.
Рис.6 Пример горизонтальной кабельной системы
Применяемый тип кабеля должен служить более одного планируемого периода развития телекоммуникационной сети. В горизонтальной подсистеме стандартом 586 разрешается использовать следующие типы передающих сред:
Кабель UTP 4 пары, 100 ом
Многомодовое оптическое волокно 62,5/125 мкм
Кабель STP-A 2 пары,150 ом
Коаксиальный кабель 50 ом
Коаксиальный кабель 50 0м признается стандартом '568 в качестве передающей среды, но не рекомендуется для новых систем. Разрешается монтаж дополнительных коаксиальных розеток. Такие розетки являются дополнением и не могут заменять минимально требуемые стандартом.
Компоненты, предназначенные для поддержки специфических приложений (например, всевозможные типы адаптеров и конверторов), не могут быть использованы в качестве элемента горизонтальной кабельной системы. При необходимости они должны располагаться вне по отношению к телекоммуникационной розетке или горизонтальному кроссу. Это требование стандарта имеет своей целью обеспечение максимальной универсальности кабельной системы и ее независимость от конкретных приложений и интерфейсов.
Одной из основных проблем "медных" кабельных систем является их подверженность воздействию электромагнитных помех. По этой причине стандарт '568 предписывает при проектировании кабельных систем учитывать расположение потенциальных источников помех. Конкретные спецификации по разделению кабельных инфраструктур и источников помех определены в стандарте ANSI/EIA/TIA-569.
При каблировании открытых офисных пространств часто применяется плоский 4-парный подковровый кабель. Место сопряжения такого кабеля и круглого распределительного кабеля, приходящего от горизонтального кросса, носит название "переходной точки" (ТР -Transition Point). Стандарт допускает применение одной переходной точки между различными формами одного типа кабеля на одном сегменте горизонтального кабеля.
Стандарт запрещает использование в горизонтали шунтированных отводов, (то есть появление одних и тех же пар кабеля на нескольких телекоммуникационных розетках, или, говоря простым языком, - запараллеливание линий), а также использование муфт для металлических кабелей. Необходимость использования муфт в горизонтальных сегментах, длина которых не может превышать 90 м, необоснованна, в то время как их наличие может значительно ухудшать рабочие передающие характеристики горизонтальной линии.
В случае волоконно-оптических систем установка муфт разрешена, но рекомендуется ограничить их применение телекоммуникационным шкафом. Как правило, муфты в волоконно-оптических системах и применяются в телекоммуникационных шкафах при терминировании распределительных волоконно-оптических кабелей так называемыми шнурами pig-tail. Эта технология позволяет осуществлять переход и подключение распределительных кабелей, содержащих в себе волокна, как правило, небольшого размера (диаметр буфера ~ 250 мкм) с коннекторами, требующими терминирования волокна с буферами большего размера (~ 900 мкм). Шнур pig-tail представляет собой короткий отрезок волоконно-оптического кабеля длиной около 1-3 м, терминированный в заводских условиях коннектором. Соединение распределительного кабеля и шнура pig-tail осуществляется с помощью, как правило, сварной муфты, обеспечивающей высококачественный переход с низкими потерями порядка 0,01 - 0,1 дБ.
При каблировании рабочих мест стандарт '568 для обеспечения минимального универсального сервиса конечному пользователю предписывает устанавливать, как минимум, две телекоммуникационные розетки на каждом индивидуальном рабочем месте. Число розеток (2) было выбрано на основании среднестатистической конфигурации современного телекоммуникационного сервиса - телефония и приложения передачи данных (ЛВС). Одна из двух розеток по требованию стандарта должна быть совместима с 4-парным кабелем UTP 100 0м (категории 3 или выше), а вторая - или с 4-парным кабелем UTP 100 0м (рекомендуется категория 5), или с 2-парным кабелем STP-A 150 0м или с многомодовым волоконно-оптическим кабелем 62,5/125 мкм. Если в горизонтальной кабельной системе были применены экранированные компоненты, требующие подсоединения к телекоммуникационной системе заземления, стандарт требует, чтобы эта система заземления отвечала соответствующим строительным нормативам, а также стандарту ANSI/TIA/EIA-607. Поскольку в различных регионах и странах могут действовать местные национальные нормативы по заземлению, приведенное выше требование стандарта можно трактовать следующим образом:"... система заземления должна отвечать соответствующим строительным нормативам, а также местным и национальным нормативам и инструкциям по системам заземления".
Коммутационное оборудование. Рабочее место.
Рабочее место по определению стандарта служит интерфейсом между горизонтальной кабельной системой, заканчивающейся телекоммуникационной розеткой, и активным оборудованием конечного пользователя. Оборудование рабочего места и кабель (аппаратный шнур), используемый для подключения активного оборудования к ТО, не входят в сферу действия стандарта '568. Ниже перечислены некоторые спецификации, относящиеся к каблированию рабочего места.
Длины горизонтальных кабелей определяются из предположения, что максимально допустимая длина кабеля для подключения активного оборудования на рабочем месте равна 3 м. Рабочие характеристики (категория) шнуров активного оборудования должны соответствовать или быть лучше рабочих характеристик пэтч-кордов той же категории.
Адаптеры и устройства, предназначенные для поддержки специфических приложений, должны устанавливаться вне по отношению к телекоммуникационной розетке. При использовании таких адаптеров предполагается, что они совместимы с категорией того горизонтального кабеля, к которому они подсоединяются.
Телекоммуникационный шкаф.
Телекоммуникационные шкафы в общем случае рассматриваются как устройства, предназначенные для обслуживания горизонтальной распределительной системы. Кроме этой основной функции, они могут выполнять и дополнительные - в них допускается размещение промежуточных и главных кроссов. Ниже перечислены некоторые спецификации, относящиеся к каблированию телекоммуникационных шкафов.
Рис.7 Телекоммуникационный шкаф
Не разрешается использовать перетерминирование горизонтальных кабелей для внесения штатных изменений в кабельную систему. Для этих целей следует использовать кроссировочные перемычки и пэтч-корды.
Устройства, предназначенные для поддержки специфических приложений (например, разного рода адаптеры), не могут быть частью горизонтальной кабельной системы и должны устанавливаться вне по отношению к горизонтальному кроссу.
Для избежания деформирования кабелей вследствие тугого скручивания в пучки, слишком крутых изгибов и растягивающих усилий, следует использовать оборудование, специально предназначенное для укладки и маршрутизации кабельных потоков.
Кабели и шнуры, используемые для подключения активного оборудования, не рассматриваются стандартом в качестве элементов кабельной системы. Максимально допустимая суммарная длина всех пэтч-кордов и аппаратных шнуров на обоих концах линии -10м.
Разрешается использовать только оборудование, соответствующее требованиям стандартов. Телекоммуникационные шкафы должны быть спроектированы и оборудованы в соответствии с требованиями стандарта ANSI/EIA/TIA-569.
Подключение активного оборудования в телекоммуникационном шкафу разрешается осуществлять с помощью двух типов соединений - "межсоединения" и "кросс-соединения".
Кросс-соединение - применяется для коммутации кабельных подсистем между собой и для подключения активного оборудования с многопортовыми коннекторами. Многопортовыми коннекторами называются конструкции, узлы, с помощью которых реализуется одновременное подключение более одного (нескольких) адресного телекоммуникационного порта. Типичным образцом многопортового коннектора является так называемый Telco-коннектор (коннектор "телефонной компании", Telephone Company connector) - 25-парный коннектор, нашедший массовое применение в телефонии для подключения офисных АТС или РВХ, а также иногда используемый для подключения активного сетевого оборудования. Метод кросс-соединения в отличие от описанного ниже метода межсоединения позволяет гибко переконфигурировать кабельную систему во всех случаях, но в то же время и требует наличия в кроссе, как минимум, двух единиц коммутационного оборудования, что повышает стоимость системы. Если понятие "кросс" (cross-connect) используется для определения средства, позволяющего осуществлять терминирование кабелей и их межсоединение или кросс-соединение (или оба) с помощью пэтч-кордов, кроссиро-вочных перемычек или кабелей активного оборудования, то понятие "кросс-соединение" (cross-connection) относится к конкретной конфигурации, в которой кабели и пэтч-корды или перемычки используются для коммутации отдельных распределительных полей, обслуживающих горизонтальную и магистральную кабельные системы и оборудование телекоммуникационных помещений.
Межсоединение - разрешается использовать только для подключения активного оборудования с однопортовыми коннекторами. В противоположность многопортовым коннекторам однопортовые позволяют осуществлять коммутацию между собой только двух адресных портов. Метод межсоединения полезен в тех случаях, когда производиться подключение к кабельной системе активного оборудования с однопортовыми (модульными) коннекторами, которое само по себе как бы является единицей коммутационного кроссового оборудования, такого, например, как пэтч-панель. В этом случае появляется возможность неограниченного переключения адресных портов и, за счет исключения второй единицы коммутационного оборудования из конфигурации кросса, снижение затрат на подключение.
Коммутационные блоки.
Основным компонентом, предназначенным для терминирования кабелей и проводников в телекоммуникационных шкафах и на рабочих местах, является коммутационный (терминационный) блок. Коммутационные блоки могут иметь самые разнообразные формы и конструкции и за годы своего развития они превратились в довольно сложный "системный" компонент. Коммутационный блок может быть интегрирован и в пэтч-панель. Существует два основных типа коммутационных блоков - блок типа 66 и блок типа 110. Оба типа в настоящее время предлагаются большим количеством производителей, и многие версии терминационных блоков интегрированы в такие компонеты, как коннекторы розеток и пэтч-панели. Эти два типа доминируют в установленных системах и на новых развивающихся рынках сбыта, поэтому им будет уделено детальное внимание. Кроме того, рассмотрены пара "частных" терминационных систем, которые производятся только одним производителем и распространены не так широко (BIX и KRONE). На рынке можно найти несколько других типов блоков, но вне зависимости от типа, все они используют один и тот же метод создания контакта путем смещением изоляции – проводник проталкивается между двумя металлическими поверхностями контакта (обычно с помощью специального терминирующего инструмента) и изоляция либо удаляется, либо прорезается, либо смещается.
Наиболее часто применяются четыре типа терминационных блоков - 66, 110, BIX, и KRONE.
Стандарт EIA/TIA-568-А предписывает использование коммутационных блоков с типом контакта IDC - "контакт со смещением изоляции" (IDC - Insulation Displacement Connection). Блоки 110, KRONE и BIX используют контакты IDC. Тип 66, несмотря на соответствие требованиям категории 5, использует более старый тип контакта - технологию разрушения изоляции. Метод создания контакта путем смещения изоляции (IDC), в общем случае, признается как более быстрый и более надежный способ терминирования проводников по сравнению с методом намотки проводника на штыревой контакт. При методе IDC изоляция не удаляется с проводника, а сам проводник проталкивается в двухсторонний терминирующий нож с острыми внутренними краями, который прорезает изоляцию и создает прочное электрическое и механическое соединение. Проводник плотно сидит между двумя металлическими контактами и, таким образом, формируется вакуумно-плотная изоляция места соединения. Большинство систем IDC требует применения специальных терминирующих инструментов. Вакуумно-плотное IDC-терминирование исключает вероятность биметаллической коррозии, возникающей при использовании резьбовых контактов, когда оголенный медный проводник и контактный винт, изготавливаемый из другого материала (обычно оцинкованного), соединяются в присутствии атмосферного кислорода.
Все IDC-типы разработаны для применения относительно постоянных соединений. Если требуется внесение изменений в систему, проводник должен быть сначала удален, коннектор очищен от всех остатков металла и пластика, а затем проводник подрезается и перетерминируется.
Коммутационные блоки типа 66М.
Самым первым терминационным блоком, нашедшим применение в телекоммуникационных системах, был коммутационный блок типа 66. Этот вид конструкции использовался на протяжении десятилетий и на сегодняшний день его роль в телефонной промышленности весьма значительна.
Существует несколько видов блоков 66, но наиболее распространенным является 66М 1-50. Этот блок имеет 50 горизонтальных рядов контактов для терминирования проводников. Каждый ряд состоит из четырех вилкообразных контактных ножей. Каждый такой контакт, носящий название "вилка", штампуется из одного куска металла. Четыре вилки в каждом ряду сгруппированы в две группы 1-2 и 3-4, в котором каждая пара контактов соединена механически и электрически. Некоторые варианты блоков 66М имеют все четыре контакта соединенными, а некоторые - все четыре независимыми друг от друга. Горизонтальные или магистральные кабели прокладываются под монтажными рамами блоков 66, а затем выходят на внешнюю сторону через специальные проемы в монтажных рамах. Внешняя оболочка кабеля удаляется. Пары разводятся в соответствии с цветовой кодировкой и укладываются в щели, расположенные на боковых сторонах блока и соответствующие определенному контакту. Как правило, проводники пары проходят через щель, расположенную выше контакта, а затем заходят в его нож. Контакт оборудован крюком для облегчения фиксации проводника во время терминирования. Боковые щели служат только для позиционирования проводников - они не обеспечивают ни крепления, ни ослабления натяжения проводников. После раскладки и фиксации проводников они терминируются в коннекторах с помощью специального терминирующего инструмента.
Блок 66 имеет маркировку "ВЕРХ" ("ТОР") для ориентации при монтаже. Все проводники кабеля должны быть терминированы вне зависимости от их дальнейшего использования. Если же по каким-либо причинам необходимо терминировать число пар меньшее, чем число пар в кабеле, лишние пары должны быть подрезаны до уровня края внешней оболочки кабеля или немного глубже.
Блоки 66 предназначены для терминирования одножильных медных проводников размером от 20 до 26 AWG в пластиковой изоляции. Использование многожильных проводников не рекомендуется. При терминировании проводник запрессовывается в щель между двумя лезвиями контакта с помощью специального терминирующего инструмента, изоляция разрезается (смещается) и создается вакуумноплотный контакт между медным проводником и коннектором из фосфорной бронзы. Пружинное действие луженого коннектора удерживает проводник. Терминирующий инструмент также удаляет и излишек проводника. Допускается терминирование только одного проводника в одном коннекторе. После удаления проводника из контакта контакт может быть использован повторно при условии, что вновь терминируемый проводник будет такого же или большего размера. Использование проводников размером меньше допустимого, многократное использование коннектора и терминирование двух проводников в одном коннекторе рано или поздно приведет к деградации качества контакта.
Технология развития пары при терминировании и длина развития пары создают проблему использования высших категорий рабочих характеристик, таких как категория 5. Коммутирующие клипсы, представляющие из себя (с точки зрения технологий высокочастотной передачи сигнала) довольно крупные металлические объекты, также могут вносить значительный вклад в деградацию согласования импеданса и переходного затухания на высоких частотах. По этой причине стандартные блоки 66М не пригодны для работы с категориями выше категории 3.
Некоторые производители предлагают блоки 66 с низкими уровнями NEXT, способные работать в системах категории 5. Стандартный метод разводки проводников "один проводник на щель" создает высокие уровни перекрестных помех даже на специальных блоках категории 5. Для обеспечения соответствия требованиям высокоскоростных технологий пары укладываются в щели целиком без развития проводников и укладки их в две щели. Этот метод позволяет поддерживать пары неразвитыми на минимальное расстояние от точек терминирования. Единственным незначительным недостатком такой технологии является затрудненное чтение цветовой кодировки терминированных проводников.
Существует версия блока 66, подобная блокам с telco-коннекторами, но выполненная на основе 8-позиционных модульных гнезд.
Гнезда монтируются на боковых сторонах блока группами по 4. Такой тип блока устраняет необходимость использования дополнительной пэтч-панели для подключения к кабельной системе активного оборудования с однопортовыми модульными коннекторами. При использовании таких систем нужно удостовериться в том, что конкретный блок специфицирован для работы с высокоскоростными приложениями. Проводники и пары, соединяющие модульные гнезда и контакты блока, могут не обладать достаточным уровнем рабочих характеристик. В этом случае блок не может быть использован в системах категорий 4 и 5.
Для монтажа блоков 66М используются несколько методов. Наиболее распространенным является непосредственное крепление на специальных настенных панелях. Обычно такие панели изготавливаются из листа фанеры или ДСП размерами 2,5 м х 1,5 м х 2 см, крепятся к стене и покрываются огнеупорными красителями светлого цвета. Блок 66, как правило, состоит из двух частей - передней, содержащей контакты и монтажные щели, и монтажной рамки, крепящейся на стенной панели. После монтажа рамки на стене блок 66 устанавливается на нее и фиксируется с помощью защелок, являющимися частью рамки. В блоках с подсоединенными конекторами коннекторы, как правило, монтируются на рамке и блок может быть установлен только как единое целое. Кроме монтажа на стенных панелях, блоки 66 могут устанавливаться на монтажных металлических рамах. Рамы затем могут монтироваться на настенных панелях или в стандартных аппаратных стойках размером 19". Цветовое кодирование блоков 66 следующее: общая цветовая схема разбита на пять 5-парных групп. Каждая группа имеет собственный первичный цвет, одинаковый для всех пар в группе. Первичные цвета по порядку - белый, красный, черный, желтый и фиолетовый (или пурпурный) имеют сокращенные обозначения W, R, ВК, Y, V (или Р). Могут встречаться и такие сокращения - WHT, RED, BLK, YEL и VIO или PUR. Например, первая труппа проводников имеет проводник белого цвета в каждой паре; второй проводник окрашен во вторичный цвет. Вторичные цвета - голубой, оранжевый, зеленый и серебристо-серый имеют сокращенные обозначения -BL, О, G, BR и S (или ВШ, ORG, CRN, BRN и SLT). Следует отметить, что в соответствии с TIA 568-А используются сокращенные аббревиатуры (первая буква цвета или две буквы, где это необходимо).
Каждый проводник в паре имеет спиральную или кольцевую полоску на оболочке цвета парного ему проводника. Пары идентифицируются по их первичному и вторичному цветам. Таким образом, первая пара в первой группе - W/BL ("бело-голубая" или "white-blue") и состоит из белого проводника с голубой полосой и голубого проводника с белой полосой. Проводник, окрашенный первичным цветом, всегда терминируется первым (в блоке 66 сверху вниз).
Коммутационные блоки типа 110.
Широко используемый терминационный блок типа 110 применяется сравнительно недавно – около двух десятилетий. Как альтернатива старым системам, система 110 была разработана для высоких плотностей терминирования проводников и лучшего разделения "входящих" и "выходящих" кабелей. Кроме этого, система 110 имеет большое значение, потому что ее 4-парные коннекторы используются в большинстве пэтч-панелей и розеточных модулях, выпускаемых различными производителями.
Система 110 состоит из двух базовых компонентов - коммутационного блока 110 и коннектора 110С. Коммутационный блок 110 – это штампованный монтажный пластиковый узел с горизонтальными индексированными гребенками, на каждой из которых укладываются и фиксируются 25 пар проводников. Блоки изготавливаются различной емкости - 50, 100, 200 и 300 пар. 100-парный блок имеет четыре горизонтальные гребенки, ЗОО-парный - 12. Блок 110А имеет свободное пространство глубиной 80 мм под монтажной рамкой для укладки кабелей и используется в стандартных приложениях. Блок 110D выпускается в низкопрофильном исполнении со свободным пространством глубиной 30 мм для специальных приложений. Блок 110Т с размыкателем линии обеспечивает возможность разрывать линию при тестировании ее в любом направлении. Между гребенками оставлено пространство для аккуратной раскладки терминируемых проводников. Сам коммутационный блок не создает электрического контакта с проводником, а только надежно фиксирует его. После распределения и фиксации пар кабеля они терминируются с созданием электрического контакта путем посадки коннектора 110С в гребенку блока.
Коннектор 110С представляет собой цельнопластиковый узел, в котором расположены луженые металлические контакты, предназначенные для терминирования проводников размером 22, 24 и 26 AWG с помощью технологии IDC. Коннекторы изготавливаются в 3-, 4-и 5-парных конфигурациях и крепятся на коммутационном блоке с помощью замкового механизма. Верхний край коннектора 110С используется для терминирования кроссировочных проводников или, иногда, других кабелей, или для подключения адаптеров. Коннектор имеет систему цветового кодирования, облегчающую раскладку проводников и их терминирование. Кроссировочные проводники представляют собой пары в изоляции без внешней оболочки. Система 110 предназначена для работы с изолированными проводниками размером от 22 до 26 AWG, Коннекторы 110 предназначены для терминирования только одножильных проводников.
Система 110 используется для терминирования многопарных станционных кабелей и создания кросс-соединений с другими точками терминирования. В типичной ЛВС-инсталляции может быть смонтировано несколько настенных или стоечных блоков 110, соединенных с пэтч-панелями кроссировочными кабелями. Существуют рамные узлы 110 с заранее терминированными 25-парными кабелями. На другом конце этих кабелей установлены 50-контактные telco-коннекторы, с помощью которых можно осуществлять подключение к активному сетевому оборудованию, телефонным коммутаторам и другим устройствам с многопортовыми выходами. В общем случае, система 110 может работать в сетях категории 5. Это свойство обеспечивается за счет небольших размеров коннектора 110 и возможности поддерживать целостность витков пары практически до самой точки терминирования,
Коммутационный блок 110 является важной составной частью многих розеточных модулей и пэтч-панелей. Он обладает преимуществами простоты использования в дополнение к способности создавать высококачественный контакт. Главным недостатком блока 110 является расположение контактов в одном ряду, что делает его шире некоторых других систем IDC. Это мешает близкому расположению гнезд на одной плате розетки. Некоторые производители пэтч-панелей решают эту проблему расположением гребенок 110 в два ряда, от которых пары расходятся к гнездам,
Система цветового кодирования блоков 110 аналогична схеме для блоков 66. К преимуществам блоков 110 можно отнести наличие цветовых маркеров, нанесенных на верхний край гребенки коннектора 110, что значительно облегчает раскладку проводников и снижает вероятность ошибок при терминировании.
Прочие коммутационные системы.
Две коммутационные системы используются во многих инсталляциях. Это - система BIX от NORDX/CDT (бывший Nortel Northern Telecom) и KRONE. Обе обеспечивают функциональность, эквивалентную системе 110, и значительно более лучшую, чем старая система 66.
Коммутационные блоки BIX.
Коммутационная система BIX является основой СКС категории 5 производства компании NORDX/CDT, и носящей название IBDN (Integrated Building Distribution Network). Несмотря на то, что коннектор был создан в 1980 году, все современные коннекторы BIX соответствуют спецификациям категории 5.
Система NORDX/CDT BIX весьма сходна по своей концепции с системой 110. Это - двухсторонний 50-контактный коннектор, монтируемый горизонтально на монтажной раме. В отличие от системы 110, магистральные или горизонтальные кабели терминируются непосредственно на задней стороне коннектора. Матрица коннекторов BIX, установленных на 50-, 250- или 300-парные рамы, формирует "модуль". Модули могут монтироваться непосредственно на стенах, на настенных панелях или в аппаратных стойках при использовании комплекта для монтажа в стойках. Модули также могут быть установлены на специальных рамах, формируя таким образом готовый распределительный щит.
Конструкция коннектора BIX обеспечивает отличные характеристики по переходному затуханию. Кроссировка осуществляется с внешней стороны коннектора BIX. Коннекторы маркируются с 4- или 5-парными интервалами, 4-парные версии, как правило, применяются для большинства приложений ЛВС, а 5-парные версии хорошо подходят для терминирования кабелей с 25 и большим количеством пар.
Все соединения выполняются с помощью специального инструмента, функционально аналогичного инструментам, используемым для терминирования блоков 66 и 110. В комплекты насадок стандартных инструментов часто включаются насадки для терминирования коннекторов BIX. Кабели при терминировании заводятся либо с двух сторон монтажной рамы, либо сверху или снизу коннектора. Монтажные рамы оборудованы маркировочными линейками, устанавливаемыми между парами коннекторов В1Х, Для коммутации двух позиций вертикально расположенной смежной пары коннекторов предусмотрены специальные коммутационные клипсы.
Коммутационные блоки BIX используются также в качестве коннекторов в модульных телекоммуникационных розетках и в пэтч-панелях. Розетки и пэтч-панели поставляются несколькими производителями, но сами блоки изготавливаются только NORDX/CDT.
Коммутационные блоки KRONE.
Коммутационная система KRONE существует в 8-, 10- и 25-парном исполнении базовых коннекторных модулей, монтируемых в различных сочетаниях. 8- и 10-парные коннекторы могут устанавливаться в отдельные монтажные рамы общей суммарной емкостью 20 коннекторов. Такие рамы в итоге способны к терминированию 160 или 200 пар проводников, 8-парный коннектор обычно используется для терминирования двух горизонтальных 4-парных кабелей. Монтажные модульные рамы могут устанавливаться по отдельности на стене или тройками в аппаратных стойках 19 дюймов. Для 25-парных приложений существуют 25-парные коннекторы и монтажная рама. 25-парный коммутационный модуль по конструкции аналогичен системе 110 - он состоит из передней и задней частей. Как и в случае 8- и 10-парных коннекторов, 25-парный коннектор устанавливается горизонтально на монтажной раме. Можно использовать специальный узел из двух 25-парных модулей с монтажной рамой такого же размера, как у стандартного блока 66. Такие узлы, как и блоки 66, позволяют терминировать 50 пар и идеально подходят для тех случаев, когда необходимо заменить старые системы на новые, более производительные. Для многих компаний-контракторов технология терминирования с помощью блоков KRONE является наиболее предпочтительной при работе с распределительными панелями. Наибольшую популярность приобрела система KRONE в телефонной промышленности. Уникальный серебреный IDC-контакт KRONE, врезающийся в проводник под углом к его оси 45°, обеспечивает надежное, вакуумно-плотное соединение одножильных или многожильных проводников размером 22-26 AWG. Зажимы фиксирующие изоляцию надежно удерживают проводник и изолируют место контакта от воздействий вибраций и механических сил. Осевые и крутящие силы позволяют поддерживать долговременное соединение. Утопленные контакты и проводники обеспечивают защиту цепей от аварий и коротких замыканий. Для терминирования блоков KRONE требуется специальный инструмент.
Коммутационные панели (пэтч-панели).
Пэтч-панели (или панели переключения) предназначены для обеспечения гибких соединений между горизонтальными или магистральными кабелями и портами активного оборудования в телекоммуникационных шкафах. Пэтч-панели имеют модульные гнезда, аналогичные гнездам телекоммуникационных розеток или активного оборудования. В качестве портов активного оборудования ЛВС наиболее часто используются 8 -позиционные модульные гнезда, поэтому удобно соединять порт активного оборудования и порт пэтч-панели с помощью модульного аппаратного шнура (или пэтч-корда).
Пэтч-панели более удобны для использования по сравнению с технологией терминирования, используемой в коммутационных блоках, особенно для конечных пользователей, поскольку каждое гнездо на пэтч-панели однозначно соответствует розетке на рабочем месте.
Коннекторы на пэтч-панелях располагаются в соответствии с проектом производителя, и можно встретить как коннекторы, расположенные через одинаковые интервалы, так и расположенные группами по 4 или 6. Как правило, нумеруются коннекторы в соответствии с порядком их следования на пэтч-панели, но почти всегда предусматривается возможность альтернативной маркировки портов.
Пэтч-панели поддерживают стандартные схемы разводки (Т568А и Т568В). Можно использовать пэтч-панель со схемой разводки Т568А для реализации схемы B, но в таком случае необходимо произвести реверсирование пар на коннекторе и, кроме того, при таком подходе резко возрастает вероятность ошибок в коммутации вследствие внесенной путаницы.
Рис.8 Схемы разводки T568A и T568B, определенные в стандарте ANSI/TIA/EIA-568-A.
Стандартные пэтч-панели, в общем случае, используют один из видов контакта со смещением изоляции (IDC) на задней части панели для терминирования магистральных или горизонтальных кабелей. Существует две основные конструкционные версии пэтч-панелей.
Первая - панели, использующие или группы коннекторов с общим терминационным блоком или индивидуальные коннекторы с собственными точками терминирования, расположенными на обратной их стороне. Вторая - панели с многопортовыми коннекторами, предназначенные в основном для специальных приложений.
Технология терминирования пэтч-панелей идентична терминированию коннекторов телекоммуникационных розеток на рабочем месте или коммутационных блоков. Существуют пэтч-панели, использующие отдельные контакты IDC, блоки 110, блоки 66, блоки BIX и блоки KRONE. Каждый метод обладает своими преимуществами и недостатками и, как правило, выбор зависит от личного отношения компании-монтажника. Следует отметить, что использование стандартных блоков 66, в общем, не рекомендуется в высокоскоростных кабельных системах, в особенности в системах с характеристиками выше категории 3. Использование современных блоков категории 5 можно рекомендовать при условии наличия сертификата UL.
Рис.9 Пэтч-панели
Пэтч-панели, с точки зрения стандартов, относятся к разряду коммутационного оборудования и должны обладать определенным категорийным рейтингом рабочих характеристик для обеспечения функционирования соответствующих приложений. Большинство современных панелей специфицированы для работы с компонентами категории 3, 4 или 5. Стандарт TIA 568-А и другие кабельные стандарты требуют, чтобы все коммутационное оборудование имело маркировку категории его рабочих характеристик. В качестве маркировки определены следующие обозначения "Category п" или "Cat п", где п - номер категории, 3, 4 или 5. Допускается обозначение "С" с расположенным внутри номером категории. При отсутствии маркировки можно считать панель не категорийной и не пригодной для высокопроизводительных кабельных систем.
К числу наиболее вероятных проблем, связанных с использованием пэтч-панелей, можно отнести организацию терминируемых кабельных потоков и подключаемых пэтч-кордов. Для решения подобных проблем существует огромное разнообразие специальных приспособлений для управления кабельными потоками, так называемых кабельных органайзеров. Некоторые пэтч-панели выпускаются с интегрированными органайзерами и устройствами компенсации натяжения кабелей, как с обратной, так и с внешней стороны. На боковых сторонах аппаратных стоек могут монтироваться боковые вертикальные органайзеры, упрощающие организацию кабелей и пэтч-кордов, проходящих от одной пэтч-панели к другой. Для организации кабелей между стойками используются кабельные лотки и лестницы (открытые лотки с поперечными перекладинами), соединяющие верхние части стоек. В крупных телекоммуникационных шкафах и аппаратных могут быть использованы телекоммуникационные трассы под фальшполами.
Пэтч-корды.
Пэтч-корд представляет собой короткий отрезок гибкого кабеля, терминированный с обоих концов 8-позиционными модульными вилками. Пэтч-корд аналогичен пользовательским шнурам на рабочем месте и в телекоммуникационном шкафу. В общем, все эти кабельные шнуры упоминаются под разными названиями, отражающими в большей степени их назначение, а не конструкцию.
Например, шнур, коммутирующий две точки подключения (patch) называется пэтч-кордом или шнуром переключения, а идентичный ему шнур, коммутирующий точку подключения и хаб носит название аппаратный шнур или шнур активного оборудования. Шнур, соединяющий рабочую станцию с коннектором телекоммуникационной розетки также называется аппаратным шнуром. Аппаратные шнуры иногда носят название пользовательских шнуров, поскольку они в основном подключаются конечным пользователем, а не монтажником. И, наконец, все эти шнуры иногда называют кабелями. Единственной условной чертой, отличающей пэтч-корд от пользовательского шнура, является его меньшая длина.
Рис.10 Пэтч-корд
Основной характеристикой пэтч-корда является его гибкость. Это означает, что он должен быть изготовлен из многожильных проводников и иметь гибкую пластиковую внешнюю оболочку. Как правило, пэтч-корды состоят из четырех медных многожильных пар 100 0м с размером проводника 24 AWG в пластиковой изоляции и в общей пластиковой оболочке. Разрешается использовать проводники размером 22 AWG, но применяются они редко. Пластиковая изоляция - это обычно PVC (ПВХ) или компаунд со сходными характеристиками. Поскольку пэтч-корды используются на рабочих местах и в телекоммуникационных шкафах, не являющихся пространствами категории plenum, они не требуют применения специальных материалов оболочки.
Цветовая кодировка проводников пэтч-кордов может быть самой разнообразной, но, в основном, применяется стандартный 4-парный код. Стандарт TIA 568-А, кроме основного, предлагает альтернативный цветовой код, в который входят восемь уникальных сплошных цветов.
Для пэтч-кордов существует отдельная система требований к рабочим характеристикам, которые несколько отличаются от характеристик горизонтального кабеля. Большинство требований к передающим свойствам такие же, за исключением допущения увеличения затухания на 20% (TIA 568-А) по сравнению с одножильными проводниками и некоторых требований к конструкции. Это требование более жесткое по сравнению с требованием ISO 11801, в котором допустимое отклонение значений затухания определено в 50%. Пределы затухания различны для трех категорий рабочих характеристик и определены для длины 100 м. При приобретении готовых пэтч-кордов необходимо удостовериться, что они сертифицированы производителем на соответствие требованиям стандарта TIA 568-А к определенной категории рабочих характеристик. Сертификационное тестирование независимой организацией, такой как, например, UL, является показателем качества и гарантий. Тестирование пэтч-кордов представляет собой довольно сложную задачу для конечного пользователя и для производителя. Стандарты содержат детальные спецификации требований к рабочим характеристикам кабельных компонентов и коммутационного оборудования, но на настоящий момент не существует спецификаций для пэтч-кордов в сборе. Кроме этого, некоторые тесты, такие как тест NEXT, дают не достоверные результаты для линий короче 15 м вследствие явления, называемого резонансом. Многие тестеры не способны измерять характеристики кабеля короче 6 м. Производители телекоммуникационных компонентов для тестирования пэтч-кордов используют сетевые анализаторы - лабораторные анализаторы частотных характеристик с высокими уровнями точности измерений. Вследствие этого, при изготовлении пэтч-кордов в непроизводственных условиях единственной гарантией качества рабочих характеристик пэтч-корда является использование высококачественных компонентов, и тщательное соблюдение технологических правил. Качество работы имеет первостепенное значение, поскольку необходимо произвести развитие пары перед присоединением модульной вилки. Если развитие пары не удалось минимизировать, вилка терминированная подобным образом, внесет свой вклад в деградацию рабочих характеристик линии в гораздо большей степени, чем недостатки ее конструкции. Именно по этой причине, вследствие неотвратимого развития пар при терминировании, конструкция модульной вилки до сих пор не имеет спецификаций высокочастотных рабочих характеристик. В Приложении B к стандарту TIA 568-А показаны и описаны детальные процедуры сборки и терминирования пэтч-кордов.
Коннекторы. Кабельные коннекторы.
В данном разделе рассмотрены три основных типа "медных" кабельных коннекторов -модульные коннекторы, коаксиальные коннекторы и коннекторы IBM Data, - и волоконно-оптические коннекторы. Модульный коннектор является наиболее распространенным в современных телекоммуникационных системах вследствие растущего использования кабелей витая пара. Коаксиал в течение продолжительного времени использовался в традиционных системах Ethernet и Arcnet, но постепенно он исключается из большинства инсталляций. Коннектор IBM Data Connector является одним из основных компонентов в системах на основе ЭВП и специфицирован для применения стандартом TIA 568-А.
Модульные коннекторы.
Основой информационной розетки является модульный разъем. Проводники, покрытые пленкой золота, обеспечивают стабильный, надежный электрический контакт с ламелями модульной вилки. Качество контакта также улучшается за счет механизма притирки проводников разъема и ламелей вилки во время ее вставления в разъем. Корпус розетки снабжен интегрированным замком, который после вставления вилки позволяет выдерживать значительные усилия растяжения на стыке розетка-вилка.
Модульный разъем в информационной розетке может быть двух видов - 6- или. 8-позиционным. Контакты во всех разъемах нумеруются слева направо по отношению к передней стороне разъема при ориентированном вниз ключе замка.
Модульные коннекторы, используемые в телекоммуникационных системах, аналогичны коннекторам, применяемым в кабельных системах телефонии. Коннектор существует в нескольких вариантах размеров и конфигураций контактов, начиная с четырех и заканчивая восемью позициями и от двух до восьми контактов. Самым популярным типом разъема является так называемый USOC (Universal Service Order Code), имеющий номенклатурные префиксы "RJ", за которыми следует номер серии. Часто этими названиями пользуются для обозначения приложений, не имеющих к коду никакого отношения. Так, например, обычную 6-контактную телефонную вилку часто называют RJ-11, а 8-контактную модульную вилку - RJ-45. 8-контактная модульная вилка используется в соответствии с TIA 568-А как для телефонии, так и для приложений передачи данных, 8-контактный модульный разъем также служит интерфейсом для таких приложений как 10BaseT, 100BaseT, 100VG-AnyLAN, Token-Ring/UTP.
8-позиционный модульный разъем очень часто неверно называют именем специализированного коннектора RJ-45.
Рис.11 Разъем RJ-45
Схема разводки интерфейса RJ-45 (включающая в себя интерфейсный программный резистор) настолько радикально отличается от схем Т568А и Т568В, что нет абсолютно никаких оснований для смешивания этих двух названий. Правильное название для разъема - "8-позиционный модульный". В действительности все модульные коннекторы с одинаковым количеством позиций конструкционно одинаковы до момента терминирования. После терминирования возможно называть их по имени схемы разводки. Например, при реализации интерфейса и схемы разводки 10BaseT можно подключить только четыре пары 8-позиционного модульного разъема. В этом случае, он не может называться ни Т568А, ни В, так как обе эти схемы требуют подключения всех восьми контактов. Также он не будет соответствовать схеме RJ-45, так как схема разводки будет неверной, а программный резистор отсутствовать.
8-позиционный модульный разъем, используемый в стандартных кабельных и стемах, описан в стандарте IEC 603-7. Этот же разъем определен в стандарте TIA 568-А и сопутствующих документах, а также в ISO/IEC IS-11801.
Модульные коннекторы, в основном, предназначены для терминирования кабелей с многожильными проводниками. Первоначально коннектор был создан для терминирования плоского кабеля, состоящего из 2-8 многожильных проводников. Его назначение было ограничено аудиочастотами телефонных линий, хотя официально его рабочие частотные характеристики определены до 3 МГц. К сожалению, промышленность не только вынуждена использовать эти коннекторы на частотах намного превышающие специфицированные стандартом, но и использовать их для терминирования витых пар круглых кабелей. Для того, чтобы разрешить использование модульных коннекторов на рабочих частотах кабельных систем от 10 до 100 МГц, TIA просто определяет критерии рабочих характеристик (в основном, затухание и NEXT), которым должен соответствовать коннектор. При условии соответствия конкретного коннектора этим спецификациям, он может быть использован для работы с приложениями до категории 5.
Существуют модульные коннекторы, предназначенные для терминирования одножильных проводников, несмотря на то, что терминирование одножильных проводников даже с помощью специальных коннекторов настоятельно не рекомендуется. Модульный контакт представляет собой плоский контакт с заостренным концом, который при терминировании прорезает изоляцию проводника и создает электрический контакт с медным многожильным проводником. Контакт может создаваться в одной или нескольких точках.
Если применять эту технологию к одножильному проводнику, при терминировании он может сдвинуться в сторону от концов контакта и может образоваться неполноценный контакт или вообще отсутствие контакта. По этой причине контакты для терминирования одножильных проводников имеют три заостренных выступа на нижней стороне. При терминировании проводник центрируется между тремя выступами и удерживается ими с созданием надежного контакта.
Экранированные модульные вилки были разработаны для терминирования экранированных кабелей различных типов. Как правило, вилка состоит из стандартного модульного коннектора с металлическим рукавом, проходящим по внешней поверхности коннектора и повторяющего его форму. При использовании таких вилок необходимо применять розетки, совместимые с этими вилками для обеспечения правильного функционирования экрана. Иногда заземляющий проводник экрана кабеля может терминироваться на одном из контактов вилки 8-позиционного модульного разъема, но при этом утрачивается возможность стандартного соединения четырех сбалансированных пар. Единственным экранированным коннектором, рекомендованным стандартом TIA, является так называемый IBM Data Connector (STP-A, 2 пары, 150 0м).
Терминирование модульных коннекторов.
Процедура терминирования кабеля модульной вилкой заключается в следующем. Оболочка кабеля удаляется на расстояние как минимум 20 мм от конца проводников. Пары раскладываются в том порядке цветов, который соответствует выбранной схеме разводки (например, 1-2, 3-6, 4-5 и 7-8).
Цвет первых двух пар зависит от выбранной схемы - Т568А или Т568В. Концу оболочки кабеля придается плоская форма для обеспечения возможности расположения пар в один ряд. Пары развиваются вплоть до края оболочки кабеля. Проводники раскладываются таким образом, чтобы формировался плоский слой из параллельно расположенных проводников. Проводник 6 должен пересекать проводники 4 и 5 так, чтобы кроссовер находился на расстоянии не более 4 мм от края оболочки кабеля.
Проводники подрезаются на расстояние около 14 мм от края оболочки кабеля. Вилка помещается на проводники так, что они проходят до терминационных каналов в вилке, а оболочка кабеля заходит в вилку, по крайней мере, на расстояние 6 мм. Вилка обжимается с помощью специального обжимного инструмента. После терминирования обоих концов кабеля, он проверяется на непрерывность и схему разводки.
Типы устройств Fast Ethernet.
Трансивер (Transiever) – это двухпортовое устройство, имеющее с одной стороны, MII интерфейс, с другой – один из средозависимых физических интерфейсов (100Base-FX, 100Base-TX или 100Base-T4). Трансиверы используются сравнительно редко, как и редко используются сетевые карты, повторители и коммутаторы с интерфейсом MII.
Сетевая карта (Netcard). Наиболее широкое распространение получили сетевые карты с интерфейсом 100Base-TX на шину PCI. Необязательными, но крайне желательными, функциями порта RJ-45 являются автоконфигурирование 100/10 Мбит/с и поддержка дуплексного режима. Большинство современных выпускаемых карт поддерживают эти функции. В настоящее время набирает обороты выпуск сетевых карт с поддержкой 1000 Мбит/сек. Выпускаются также сетевые карты с оптическим интерфейсом 100Base-FX – с основным оптическим разъемом SC на многомодовое волокно.
Конвертер (Convertor)– это двухпортовое устройство, оба порта которого представляют средозависимые интерфейсы. Конвертеры, в отличие от повторителей, могут работать в дуплексном режиме. Распространены конвертеры 100Base-TX/100Base-FX.
Повторитель (Repeater) – многопортовое устройство, которое позволяет объединить несколько сегментов. Принимая кадр или сигнал коллизии по одному из своих портов, повторитель перенаправляет его во все остальные порты. Распространены устройства с несколькими портами на витую пару (12, 16 или 24 порта RJ-45), одним портом BNC и одним портом AUI. Повторители работают на физическом уровне модели OSI. По параметру максимальных временных задержек при ретрансляции кадров, повторители Fast Ethernet подразделяются на два класса:
Класс I. Задержка на двойном пробеге RTD не должна превышать 130 BT. В силу менее жестких требований, повторители этого класса могут иметь порты T4 и TX/FX, а также объединяться в стек.
Класс II. К повторителям этого класса предъявляются более жесткие требования по задержке на двойном пробеге: RTD < 92 BT, если порты типа TX/FX, и RTD < 67 BT, если все порты типа Т4. (В силу значительных отличий в организации физических уровней возникает большая задержка кадра при ретрансляции между портами интерфейсов Т4 и TX/FX. Поэтому повторители, совмещающие в пределах одного устройства порты Т4 с TX/FX отнесены к классу I.).
Коммутатор (Switch) – одно из наиболее важных устройств при построении корпоративных сетей. Коммутатор работает на втором канальном уровне модели OSI. Главное назначение коммутатора – разгрузка сети посредством локализации трафика в пределах отдельных сегментов.
Ключевым звеном коммутатора является архитектура без блокирования (non-blocking), которая позволяет установить множественные связи Ethernet между разными парами портов одновременно, причем кадры не теряются в процессе коммутации. Сам трафик между взаимодействующими сетевыми устройствами остается локализованными. Локализация осуществляется с помощью адресных таблиц, устанавливающих связь каждого порта с адресами сетевых устройств, относящихся к сегменту этого порта. Таблица заполняется в процессе анализа коммутатором адресов станций отправителей в передаваемых ими кадрах. Кадр передается через коммутатор локально в соответствующий порт только тогда, когда адрес станции назначения, указанный в поле кадра, уже содержится в адресной таблице этого порта. В случае отсутствия в таблице адреса станции назначения, кадр рассылается во все остальные сегменты. Если коммутатор обнаруживает, что MAC-адрес станции назначения приходящего кадра находится в таблице MAC-адресов, приписанной за портом, то этот кадр сбрасывается – его непосредственно получит станция назначения, находящаяся в данном сегменте. И, наконец, если приходящий кадр является широковещательным (broadcast), т.е. если все биты поля MAC-адреса получателя в кадре задаются равными 1, то такой кадр будет размножен коммутатором (подобно концентратору), т.е. направляются во все остальные порты.
Концентратор (Hub)- это многопортовый повторитель сети с автосегментацией. Все порты концентратора равноправны. Получив сигнал от одной из подключенных к нему станций, концентратор транслирует его на все свои активные порты. При этом, если на каком-либо из портов обнаружена неисправность, то этот порт автоматически отключается (сегментируется), а после ее устранения снова делается активным. Автосегментация необходима для повышения надежности сети. Обработка коллизий и текущий контроль состояния каналов связи обычно осуществляется самим концентратором. Концентраторы можно использовать как автономные устройства или соединять друг с другом, увеличивая тем самым размер сети и создавая более сложные топологии.
Маршрутизатор (Router). Основной функцией маршрутизаторов является обеспечение соединений (маршрутов передачи данных) между узлами различных сетей, которые могут быть разделены значительным географическим расстоянием и несколькими промежуточными сетями. Маршрутизатор создает канал передачи данных, находя подходящий маршрут и инициируя первоначальное соединения по этому маршруту.
На практике маршрутизация реализуется аппаратно-программным обеспечением, работающим на сетевом уровне эталонной модели OSI. Аппаратные средства маршрутизации могут быть как внутренними, так и внешними. Внутренние маршрутизаторы представляют собой специальные платы, устанавливаемые в разъем расширенного компьютера и питающиеся от общего блока питания. Внешние маршрутизаторы – это отдельные устройства со своим собственным блоком питания.
Задача маршрутизатора состоит в поиске маршрута для передачи пакетов данных от узлов одной сети к другой и в пересылке пакетов по этому маршруту. Маршрутизаторы работают на сетевом уровне и поэтому являются протоколо-независимыми. Это связано с тем, что в пакетах различных протоколов используются разные форматы адресных полей. Например, маршрутизатор, предназначенный для использования с протоколом IP (Internet Protocol), не сможет корректно обрабатывать пакеты с адресами в формате ISO и наоборот. Большинство маршрутизаторов поддерживают несколько протоколов канального уровня. Ранние модели маршрутизаторов работали лишь с одним сетевым протоколом, а современные поддерживают одновременно несколько протоколов.
Особенности работы маршрутизатора позволяют использовать его в качестве пакетного фильтра. Независимость от протоколов канального уровня позволяет использовать маршрутизаторы для объединения сетей с различными архитектурами — например, соединения сетей Ethernet и Token Ring или Ethernet и FDDI.
Мост (bridge) - устройство, предназначенное для передачи пакетов данных из одной сети в другую. С функциональной течки зрения, мосты относятся к канальному уровню эталонной модели OSI. Мосты позволяют программам и протоколам, работающим на более высоких уровнях, рассматривать объединение нескольких сетей, как одно целое.
Наряду с передачей данных, мосты могут, также, выполнять их фильтрацию. Это означает, что в сеть N2 будут попадать только те пакеты, которые предназначены для узлов этой сети. А пакеты, предназначенные для узлов сети N1, из которой они поступают, будут возвращаться обратно.
Значения терминов «мост» и «маршрутизатор» во многом сходно. Основное отличие от мостов состоит в том, что маршрутизаторы работают на сетевом уровне эталонной модели OSI.
Канал (Channel) Каналом называется физический или логический путь для передачи сигналов. В контексте компьютерных сетей чаще всего встречаются упоминания каналов двух типов: коммуникационных и дисковых. Коммуникационным каналом называется маршрут, по которому происходит передача данных, речи или видеоизображения. Современные технологии передачи данных позволяют организовывать несколько коммуникационных каналов внутри одного физического кабеля.
Дисковым каналом, в конфигурации с жестким диском, называются компоненты, посредством которых осуществляется взаимодействие операционной системы с накопителем на жестком диске.
Функциональное соответствие видов коммуникационного оборудования уровням модели OSI.
Лучшим способом для понимания отличий между сетевыми адаптерами, повторителями, мостами/коммутаторами и маршрутизаторами является рассмотрение их работы в терминах модели OSI. Соотношение между функциями этих устройств и уровнями модели OSI показано на рисунке.
Рис.12 Соответствие функций коммуникационного оборудования модели OSI.
Повторитель, который регенерирует сигналы, за счет чего позволяет увеличивать длину сети, работает на физическом уровне.
Сетевой адаптер работает на физическом и канальном уровнях. К физическому уровню относится та часть функций сетевого адаптера, которая связана с приемом и передачей сигналов по линии связи, а получение доступа к разделяемой среде передачи, распознавание МАС-адреса компьютера - это уже функция канального уровня.
Мосты выполняют большую часть своей работы на канальном уровне. Для них сеть представляется набором МАС-адресов устройств. Они извлекают эти адреса из заголовков, добавленных к пакетам на канальном уровне, и используют их во время обработки пакетов для принятия решения о том, на какой порт отправить тот или иной пакет. Мосты не имеют доступа к информации об адресах сетей, относящейся к более высокому уровню. Поэтому они ограничены в принятии решений о возможных путях или маршрутах перемещения пакетов по сети.
Маршрутизаторы работают на сетевом уровне модели OSI. Для маршрутизаторов сеть - это набор сетевых адресов устройств и множество сетевых путей. Маршрутизаторы анализируют все возможные пути между любыми двумя узлами сети и выбирают самый короткий из них. При выборе могут приниматься во внимание и другие факторы, например, состояние промежуточных узлов и линий связи, пропускная способность линий или стоимость передачи данных.
Для того, чтобы маршрутизатор мог выполнять возложенные на него функции ему должна быть доступна более развернутая информация о сети, нежели та, которая доступна мосту. В заголовке пакета сетевого уровня кроме сетевого адреса имеются данные, например, о критерии, который должен быть использован при выборе маршрута, о времени жизни пакета в сети, о том, какому протоколу верхнего уровня принадлежит пакет.
Благодаря использованию дополнительной информации, маршрутизатор может осуществлять больше операций с пакетами, чем мост/коммутатор. Поэтому программное обеспечение, необходимое для работы маршрутизатора, является более сложным.
На рисунке показан еще один тип коммуникационных устройств - шлюз, который может работать на любом уровне модели OSI. Шлюз (gateway) - это устройство, выполняющее трансляцию протоколов. Шлюз размещается между взаимодействующими сетями и служит посредником, переводящим сообщения, поступающие из одной сети, в формат другой сети. Шлюз может быть реализован как чисто программными средствами, установленными на обычном компьютере, так и на базе специализированного компьютера. Трансляция одного стека протоколов в другой представляет собой сложную интеллектуальную задачу, требующую максимально полной информации о сети, поэтому шлюз использует заголовки всех транслируемых протоколов.
Проект ЛВС.
При проектировании любой ЛВС существуют типовые этапы выполнения сетевых проектов:
Анализ (формирование) требований;
Выбор оборудования;
Построение технической модели;
Тестирование системы.
Анализ (формирование) требований.
Основная цель дипломной работы – составить проект структурированной кабельной системы для компании Аплана Софтвер на 7 этаже здания Института Космических Исследований. Данная СКС должна соответствовать принятым международным стандартам (ANSI/TIA/EIA-568-A и ISO/IEC11801), и обеспечить передачу всех видов информации (данные, голос, видео и т.д.) с учетом перспектив развития современных информационных технологий. Кроме того, СКС должна обеспечить интеграцию и работоспособность всех элементов и систем этажа.
В частности на базе СКС будет развернута компьютерная и телефонная сети, охранная и пожарная сигнализации, системы оповещения, видеонаблюдения, контроля доступа, бесперебойного питания и резервного копирования. В рамках дипломной работы планируется рассмотреть реализацию некоторых из этих систем.
Требования к СКС.
СКС должна быть выполнена в соответствии с международным стандартом ISO/IEC 11801 на кабельные системы и состоять из горизонтальной подсистемы:
Горизонтальная подсистема должна быть организована на основе 4-парного медного кабеля неэкранированная витая пара категории 5е (проводка для ЛВС и телефонной системы).
Кабель должен прокладываться: по коридорам – в металлических лотках за фальшпотолком; внутри комнат – в декоративном пластиковом коробе сечением 200х100 мм.
На рабочем месте необходимо установить информационную розетку с двумя модулями RJ45 для подключения компьютера, телефонного аппарата, факсимильного аппарата или модема, две силовые розетки, подключенные к сети гарантированного электроснабжения и одну силовую розетку, подключенная к сети бытового электроснабжения.
Коммутационное оборудование должно устанавливаться в 19-дюймовые монтажные шкафы глубиной не менее 60 см.
Требования к активному оборудованию ЛВС.
В состав активного оборудования ЛВС должны входить два коммутатора с поддержкой технологий виртуальных сетей и сетевого управления, шесть концентраторов, а также маршрутизатор с технологией межсетевого экрана(firewall).
Активное оборудование должно быть произведено компаниями Cisco и Allied Telesyn.
Требования к системе управления ЛВС.
Система управления ЛВС должна обеспечить управление всеми информационными ресурсами ЛВС, в том числе и ЛВС первой очереди.
Система управления ЛВС должна осуществлять:
инвентаризацию – получение информации о состоянии аппаратных и программных средств, входящих в сеть;
сбор статистики и мониторинг основных параметров производительности сети: скорости передачи пакетов, нагрузки, уровня ошибок и др.;
возможность настройки параметров сети;
Изготовителем системы управления ЛВС должна быть компания Microsoft.
Требования к серверам.
В качестве серверов для:
управления корпоративной базой данных, центрального файлового сервера, файлового сервера рабочих групп, сервера электронной почты, web-сервера и сервера резервного копирования должны быть использованы компьютеры с характеристиками не ниже, чем следующие:
не менее 2-х процессоров с параметрами не ниже: Рentium-III 1000 MHz, c объёмом L2-cache не менее 256 KB);
оперативная память не менее 1 GB;
объём дискового пространства не менее 50 GB;
интерфейс дисков – не ниже Ultra-3 Wide SCSI;
дисковод CD-ROM;
сетевая карта 100Base-TX.
серверы должен быть установлены в серверной.
Уточнение марки серверов должно быть произведено на стадии «Технического проекта».
Серверы должны быть изготовлены компанией Hewlett-Packard.
Требования к сетевой операционной системе.
В качестве сетевой операционной системы должны использоваться MS Windows 2000 Advanced Server.
Требования к рабочим станциям.
В состав ЛВС должны входить рабочие станции следующего функционального назначения:
типовые рабочие станции для разработчиков;
мобильные рабочие станции для руководства и отдела продаж;
рабочие станции для организации АРМ систем защиты материально-технических ценностей и информации.
В качестве типовых рабочих станций для разработчиков:
процессор не ниже Рentium-IV 1500 MHz, c объёмом L2-cache не менее 256 KB);
оперативная память не менее 512 MB;
объём дискового пространства не менее 40 GB;
интерфейс дисков – не ниже Ultra-ATA/100
видеоадаптер не ниже AGP 4x c видео-памятью не менее 32 МБ
дисковод CD-ROM;
сетевая карта 100Base-TX.
монитор не менее 17”.
предустановленная операционная система MS Windows 2000 Professional.
В качестве мобильных рабочих станций для руководства и отдела продаж должны быть использованы компьютеры с характеристиками не ниже следующих:
процессор не ниже Рentium-IV или Pentium M 1500 MHz, c объёмом L2-cache не менее 512 KB;
оперативная память не менее 256 MB;
объём дискового пространства не менее 20 GB;
интерфейс дисков – не ниже Ultra-ATA/100.
дисковод CD-ROM или DVD;
сетевая карта 100Base-TX.
модем 56К
видеоадаптер не ниже AGP 4x c видео-памятью не менее 32 МБ;
матрица не менее 17”.
предустановленная операционная система MS Windows 2000 Professional.
В качестве рабочих станций для организации систем защиты материально-технических ценностей и информации должны быть использованы компьютеры, имеющие следующие технические характеристики:
процессор не ниже Рentium-IV 1500 MHz, c объёмом L2-cache не менее 512 KB;
оперативная память не менее 256 MB;
объём дискового пространства не менее 20 GB;
интерфейс дисков – не ниже Ultra-ATA/66
дисковод CD-ROM;
сетевая карта 100Base-TX.
дисковод FDD 1.44 MB;
видеоадаптер с объёмом видеопамяти не менее 16 MB;
монитор не менее 17”.
предустановленная операционная система MS Windows 2000 Professional.
Требования к системе резервного копирования.
Система резервного копирования должна удовлетворять следующим требованиям:
проведение резервного архивирования серверов и станций с заданными операционными системами;
возможность резервного архивирования системных данных для различных операционных систем;
возможность резервного архивирования различных приложений (таких, как Oracle, MS Exchange, Lotus Notes, MS SQL) в «горячем» режиме, т.е. без прерывания работы этих приложений;
возможность резервного архивирования открытых файлов;
поддерживать возможность переустановки операционной системы MS Windows 2000 Server (в случае отказа дисковой подсистемы сервера) – без необходимости переустановки операционных систем с дистрибутива;
частичная автоматизация операций с носителями резервных копий;
высокая скорость проведения резервного архивирования и восстановления данных;
время создания полной резервной копии (full backup) данных всех серверов не должно превышать 20 часов;
возможность проведения резервного архивирования данных файловых серверов и серверов приложений без прерывания работы приложений и пользователей;
возможность составления гибкого расписания для проведения резервного архивирования, учитывающего все особенности конкретной ЛВС;
поддержка широкого спектра архивационных устройств;
гибкая система управления с удобным графическим интерфейсом;
Программное обеспечение системы резервного копирования должно быть производства компании Computer Association (CA).
Требования к комплексу сетевой печати.
В состав комплекса сетевой печати должны входить:
один сетевой лазерный принтер большой рабочей группы. Формат бумаги А4, скорость печати 32 лист/мин, возможность двусторонней печати;
три персональных лазерных принтера. Формат бумаги А4, скорость печати 14 лист/мин.
Кроме того, в составе комплекса должны быть сканер - формата А4 и один копировальный аппарата формат А3.
Принтеры должны быть изготовлены компанией Hewlett-Packard.
Требования к программно-аппаратным средствам доступа в Internet.
Программно-аппаратные средства доступа в Internet должны обеспечивать обмен данными по выделенному цифровому каналу со скоростью не менее 2 Мбит/с и с возможностью расширения.
Программно-аппаратные средства доступа в Internet должны включать в себя:
выделенный маршрутизатор или модуль подключения в центральный маршрутизатор;
программный или аппаратный межсетевой экран;
обмен информацией с сетью Internet по соответствующим протоколам, а также WWW- Cache и Proxy для протоколов HTTP, Telnet, FTP.
Межсетевой экран должен обеспечивать:
защиту ОЛВС от доступа из сети Internet;
подключение информационных серверов через выделенный порт;
настройку алгоритмов передачи данных в зависимости от адресов IP и других характеристик передаваемых пакетов данных.
Требования к системе бесперебойного питания основного оборудования ОЛВС.
Система бесперебойного питания основного оборудования ОЛВС должна обеспечить выполнение следующих функции:
обеспечение электропитания центрального (основного) оборудования ОЛВС при отсутствии внешнего питания;
защита активного от импульсных помех внешней электросети;
поддержка питания в пределах номинальных значений.
Система бесперебойного питания основного оборудования ОЛВС должна строиться на локальных ИБП необходимой мощности.
ИБП должны поддерживать управление по сети с использованием SNMP-протокола с помощью ПО управления под Windows 2000.
ИБП должны устанавливаться в 19-дюймовые монтажные шкафы.
ИБП должны быть изготовлены компанией APC.
Выбор оборудования. Выбор структурированной кабельной системы. Категории СКС.
На рубеже 2000 года началась очередная смена поколений кабельных систем локальных сетей. Действующие стандарты морально устарели, приняты новые категории, требующие частичной замены установленных линий, разрабатываются новые стандарты. В таких условиях выбор систем на длительный срок эксплуатации, оказывается непростой задачей. Для ее решения нужна многоплановая информация, в том числе, о тенденциях развития кабельных систем. Именно она позволяет находить оригинальные решения и создавать открытые системы с реальными гарантиями будущего.
Принятие в 1991 году стандарта категории 3 имело далеко идущие последствия. Шестнадцатикратное расширение частотного диапазона витой пары по сравнению с категорией 2 (1 МГц) явилось впечатляющим шагом вперед. В результате изменились представления о витой паре, как о среде передачи только для речевых приложений. Была опубликована первая версия стандартов СКС. Витая пара начала вытеснять коаксиальный кабель.
В 1997 года в организациях стандартизации разного уровня была начата работа по спецификации параметров категорий 6 и 7, вновь расширяющих диапазон витой пары в два и шесть раз соответственно. В июне 1999 году Ассоциация стандартов Института инженеров электроники и электротехники приняла стандарт протокола витой пары Gigabit Ethernet IEEE Std 802.3a. В конце того же года Ассоциация телекоммуникационной промышленности совместно с Ассоциацией электронной промышленности утвердили Приложение ANSI/TIA-568-A-5 "Спецификации параметров передачи 4-парных 100-омных кабельных систем категории 5е". В сентябре 2000 года вступили в действие стандарты класса D (аналогичные категории 5е), принятые международной и европейской организациями стандартизации. В 2002 году принята вторая редакция стандарта ISO/IEC 11801, включающая спецификацию параметров кабелей и разъемов категорий 1 - 7 и линий / каналов классов C, D, E и F.
Таблица 2. Хронологическая таблица принятия категорий СКС
| Категория СКС | Диапазон частот | Приложения, под которые разрабатывались категории | Год принятия стандарта |
| Категория 3 | 16 МГц | Ethernet, 10Base-T | 1991 |
| Категория 4 | 20 МГц | Token Ring 16Мбит/с | 1993 |
| Категория 5 | 100 МГц | 100Base-TX (Fast Ethernet) | 1995 |
| Категория 5E | 100 МГц | 100Base-TX (Fast Ethernet) 1000Base-T (Gigabit Ethernet) | 1999 |
| Категория 6
| 200 МГц
| Gigabit Ethernet 1000Base-TX Предложений нет | 2002 |
Как видно из приведенной таблицы, выбор категории СКС под текущие приложения обеспечивает срок службы не более двух - трех лет. Исключение составляет категория 5, которая продержалась без изменений четыре года.
Следует отметить, что за десять лет меняется не менее семи поколений компьютеров и три поколения сетевых устройств. Тенденция развития информационных технологий на рубеже 2000 годов показывает, что темпы увеличения объема передаваемых данных в локальных сетях не уменьшаются, а возрастают. СКС призвана обеспечить десятилетний срок службы без замены кабелей горизонтальной подсистемы.
Ретроспектива.
Практика показывает, что срок появления систем, расширяющих частотный диапазон, не превышает пяти лет. Скорости передачи данных возрастают на порядок каждые четыре года. Сегодня мы стоим на границе третьего качественно нового шага вперед в смене поколений среды передачи. Весьма поучительно было бы сравнить сегодняшние проблемы выбора с проблемами начала 90-х годов.
Итак, начало девяностых годов. Появились стандарты, которые дали возможность использовать более дешевые и практичные (по сравнению с коаксиальными) четырехпарные кабели для передачи данных. Принципы открытых систем, гарантирующие не менее чем десятилетний срок службы структурированных кабельных систем (СКС), позволяли решить дорогостоящую проблему несовместимости частных систем и необходимости замены кабелей вместе с заменой активного оборудования.
Системы категории 3 обеспечивали скорость передачи данных 10 Мбит/с для существующих и до 100 Мбит/с - для разрабатываемых стандартов. Для абонентских линий, к которым были подключены компьютеры типа 8088 и 286 с тактовой частотой 8 - 16 МГц, такая производительность была вполне достаточной, а перспективы казались практически безграничными.
Заказчикам требовалось принимать решения на основе неполной информации и с множеством неизвестных. Не было стандартов категории 5, приложений класса D, даже полевых тестеров, чтобы измерить параметры на частоте выше 16 МГц. Что выбрать? Стандартную открытую систему категории 3 или систему, имеющую резерв качества передачи сигналов?
Сегодня можно сказать, что заказчики, которые решили установить СКС с резервом параметров и перспективой на будущее, приняли правильное решение. Им не пришлось менять систему, в отличие от тех, кто выбрал категорию 3. Новые протоколы оказались совместимыми. Своевременное увеличение скоростей передачи данных в сети позволило сэкономить время и деньги.
Качество передачи сигналов означает не только резерв на будущее. Это более высокая надежность повседневной работы сети. С точки зрения инвестиций, цена на элементы более качественной системы была не намного выше, чем категории три, а с учетом трудозатрат на проектирование и монтаж разница в цене оказывалась и вовсе несущественной.
Предел категории 5.
В начале 2000 годов категория 5 оказалась в положении, в котором категория 3 была в 1995 году. С одной стороны был достигнут пик установок, с другой стороны - категория 5 оказалась устаревшей.
Приняты новые стандарты, требующие замены кабельной инфраструктуры. Действующий с 1999 года стандарт 1000 Base T GIGABIT ETHERNET разработан с учетом перехода на новую среду передачи – категорию 5е.
По мнению Целевой группы кабельных разъемов Ассоциации телекоммуникационной промышленности (TIA Connecting Hardware Task Group) только 30 - 40% разъемов Категории 5 имеют удовлетворительные характеристики наводок однонаправленной передачи (FEXT). Чтобы оценить пригодность имеющихся каналов категории 5 для работы гигабитных протоколов требуются измерения комплекса параметров дорогостоящими тестерами. Вполне вероятно, ресертификация потребует замены части розеток, панелей и даже кабелей. Поскольку большинство СКС блочные, то есть на одну конструктивно неразъемную панель монтируют 12, 24 и более линий, дефектовка нескольких гнезд панели может потребовать ее полной замены. Такие случае вполне вероятны при полном заполнении коммутационных шкафов.
Категория 5е сегодня оставляет заказчикам меньше резервов на будущее, чем категории 4 в начале девяностых годов. Кажется, что она решает проблему и обеспечивает работу протокола нового поколения. Да, но не дает резерва на будущее. Что касается увеличения динамического диапазона, переход с категории 5 к 5е - это даже меньший шаг вперед, чем с категории 3 на 4. Сравните: его улучшение во всей полосе частот на 12 дБ в первом случае и на 3 дБ – во втором. В абсолютных величинах – в 11 и 0,5 раз соответственно.
При этом в отличие от категории 4, расширенной до 20 МГц, стандарт категории 5е попытались уложить в те же 100 МГц. Здесь можно возразить, что в результате принятых мер достигнут десятикратный прирост производительности. Действительно GIGABIT EHTERNET обеспечивает скорость передачи данных 1000 Мбит/с. Увеличение скорости передачи объясняется тем, что в гигабитных системах используются все четыре пары, работающих одновременно в обоих направлениях, (дуплексная связь), пятиуровневое кодирование и цифровая обработка сигналов. Однако все четыре пары были задействованы также и в стомегабитном протоколе 100 Base T4, для работы которого было достаточно среды передачи категории 3.
Через два года после принятия стандарта четвертой категории она была забыта. Причина? Несущественное улучшение параметров и появление стандарта категории 5, пятикратно расширившего частотный диапазон. Не случится ли то же самое с категорией 5е, как только появится стандарт категории 6? Не обнаружат ли заказчики, выбравшие гигабитные системы, что через два - три года категория 5е морально устареет? Скорее всего, ответы будут утвердительными.
Перспектива на срок службы.
Замена кабелей локальных сетей в здании требует значительных инвестиций и приводит к нарушению производственного ритма предприятия. Особенно сложно проводить модификации в горизонтальной подсистеме СКС, поскольку она включает более 90% всех кабелей, которые в наибольшей степени, по сравнению с магистральной подсистемой, интегрированы в конструкцию здания. Их прокладывают в стенах, полах и потолках. Даже при наличии лотков, коробов и фальш-панелей не избежать многочисленных проходов сквозь стены и перекрытия и сложных маршрутов прокладки кабелей, требующих больших трудозатрат. Поэтому долговечность горизонтальной подсистемы является важнейшим требованием.
Горизонтальная подсистема СКС в подавляющем большинстве случаев состоит из электропроводных кабелей. Именно этим объясняется такое внимание разработке новых категорий и выбору систем с резервом на несколько поколений сетевых устройств.
Выбор зависит в первую очередь от оценки того, какие приложения появятся и потребуются в течение этого срока. По оптимистичным прогнозам Gigabit Ethernet по витой паре начнет повсеместно использоваться на абонентских каналах не ранее 2002 года. Планку таких скоростей поднимают в первую очередь возможности персональных компьютеров. В первую очередь, скорость обработки и передачи информации на внутренних шинах.
Шина используется для обмена данными оперативной памяти центрального процессора и всех периферийных устройств, включая сетевые карты и дисководы.
По текущим оценкам стоимость решений Gigabit Ethernet на абонентских каналах в 2 -3 раза превышает стоимость Fast Ethernet. Это уже неплохо, учитывая десятикратное увеличение производительности. В ближайшее время цена обоих решений и разница в цене будут уменьшаться. Наряду с ростом потребностей в скорости передачи и повышением эффективности использования протокола переход на Gigabit Ethernet в горизонтальных подсистемах СКС станет экономически целесообразным.
Следовательно, проблема выбора сводится к тому, считают ли заказчики скорость на абонентских каналах в один гигабит в секунду достаточной для обозримого будущего, и не предусматривают ли они роста потребностей сверх этого предела через пять лет и более. Однако не все производители гарантируют совместимость категорий и элементов. Эту проблему следует рассмотреть особо.
Совместимость.
Важнейший принцип построения СКС – открытость. СКС любого производителя должна обеспечить работу активного оборудования любого производителя. Кроме того, от СКС требуется поддержка приложений более низких классов. Таким образом, следует обеспечить три типа совместимости:
совместимость разъемов (механическое соответствие разъемов различных производителей);
совместимость категорий (возможность создания канала из кабелей разных категорий / классов);
совместимость элементов (электрическое соответствие разъемов различных производителей).
Совместимость разъемов.
Вопросы механической совместимости разъемов вплоть до категории 6 не вызывают сомнений. Стандарт RJ 45, определяющий параметры штекеров и разъемов, является безальтернативным для электропроводных локальных сетей. Единый тип разъемных соединений - это одно из важных преимуществ таких систем по сравнению с оптоволоконными. Что касается категории 7, спецификация разъемов находится в стадии разработки. Выбор типа интерфейсов сведен к предложениям компаний Alcatel и Siemon. Рабочая группа 3 Международной организации стандартизации (ISO), потребовала доработать конструкцию разъема Alcatel для стандартизации. Вариант Siemon выбран в качестве резервного
Совместимость категорий.
Для Международной организации стандартизации, разрабатывающей стандарты категорий 6 и 7, данная проблема является в настоящее время ключевой. Проблема совместимости категорий сводятся к конструкции разъема, который специфицирован стандартами только до 3 МГц. Фактически это конструкция, предназначенная для телефонных приложений, которую совершенствуют для расширения диапазона частот. Одно- или двухрядная гребенка восьмиконтактного коннектора, на которую врезают проводники, не позволяет избежать существенной разбалансировки витых пар. Для монтажа разъема на кабель требуется снять около 2,5 см оболочки и расплести витые пары примерно на половину этой длины. В результате, параметры кабеля ухудшаются примерно на порядок.
Компенсация одних параметров приводит к ухудшению других. Детальное изучение комитетом 48В существа вопроса заставляет усомниться даже в возможности принятия единого типа разъема, обеспечивающего механическую совместимость. Это сигнал о том, что эволюционное совершенствование традиционных коннекторов, разработанных для речевых приложений, достигло своего предела.
Разработчики стандарта стоят перед выбором - новый тип разъемов или отказ от принципа совместимости категорий. Радикальный вариант, означающий переход на новый тип коннекторов, потребует подготовки спецификаций гнездовых и штекерных разъемов и их включения в новую редакцию стандарта.
В определенном смысле участники встречи решили сделать шаг назад, чтобы найти приемлемое решение. Однако данная проблема не нова. Производители СКС давно пытаются улучшить параметры традиционных коннекторов.
Несколько ведущих компаний отрасли проводит разработку либо имеет серийную продукцию, основанную на принципиально новых конструкциях и методах монтажа коннекторов. Пионером в этой области является компания ITT NS&S, Великобритания, которая создала новый тип разъемов еще в 1991. Это обеспечило резерв параметров, который не исчерпан до настоящего времени и превосходит возможности категории 6. Более того, резерв параметров обеспечивает увеличение длины каналов и числа разъемных соединений. При этом обеспечены все виды совместимости.
Существенным признаком резерва параметров, который уменьшает риск ошибки выбора, является отличная от традиционной конструкция разъема, которая позволяет уменьшить снятие оболочки и расплетение витых пар в несколько раз. Кроме того, такие разъемы отличает отсутствие печатной платы и модульная конструкция.
Совместимость категорий предусматривает возможность построения канала из элементов разных категорий. Такая ситуация будет типичной для пользователей, которые установят СКС категории 6, рассчитывая на длительный срок эксплуатации системы.
В настоящее время гигабитные приложения используют в магистральных каналах и для подключения серверов. Через несколько лет эти приложения станут абонентскими. Следовательно, гигабитная среда передачи будет использована для приложений класса D - Fast Ethernet, ATM 155 и др. Для снижения расходов эксплуатации системы заказчики выберут дешевые соединительные кабели категории 5 / 5e. Они вправе ожидать, что такие каналы будут иметь параметры, приемлемые для работы сети.
Однако проект стандарта в редакции предложений, принятых Международной организацией стандартизации, не обеспечивает совместимости категорий. Более того, не все производители гарантируют совместимость категорий собственных систем. Это значит, что базовая линия шестой категории плюс соединительные кабели пятой категории не обеспечат функциональных параметров канала категории 5.
Данная проблема имеет частные решения. Это значит, что отдельные компании предлагают системы категории 6, которые обеспечивают совместимость категорий, составленных их элементов одного производителя.
Критерии выбора.
Важнейший фактор выбора - это текущие и перспективные потребности заказчика. Прогноз степени загрузки сетей - это задача, которую администраторы сетей и проектировщики телекоммуникационной инфраструктуры офисных зданий должны решать для каждого конкретного случая. Выбор зависит от учета внешних и внутренних факторов. В каждой ситуации требуется анализ предшествующего развития и оценка перспектив. Самое безопасное решение для типовых проектов систем, создаваемых арендаторами отдельных помещений или части зданий, - открытые системы и апробированные стандарты. Категория системы будет определяться периодом аренды, возможностями расширения сети и требованиями приложений. Ряд руководителей считают скорость сети в 10 Мбит/с вполне достаточной как для настоящего, так и для обозримого будущего.
Не все заказчики требуют системы, которые будут эксплуатироваться одно - два десятилетия. При выборе СКС для арендованных помещениях владельцам зданий и их заказчикам чаще всего не удается договориться об условиях финансирования проектов. В результате кабельная проводка, которая относится к инфраструктуре здания, создается на средства арендаторов и с краткосрочной перспективой. Если при этом в жертву приносят также и качество, проекты выполняют, как правило, без всякой перспективы под текущие потребности из сборных элементов тайваньского производства и с грубейшими нарушениями стандартов. В результате – низкая надежность, высокие эксплуатационные издержки, потери рабочего времени, вызывающие перебои с информацией, проблемы с клиентами, в конечном итоге, негативно влияющие на результаты бизнеса. Не говоря уже о безнадежно испорченном интерьере помещений, также имеющем свои последствия.
Структурированные или, другими словами, хорошо организованные системы, востребованы руководителями компаний, уже сумевшими или желающими создать эффективно действующую и конкурентную структуру. Инвестиции планируются с учетом начальных и последующих расходов и долговечности систем.
Для крупных организаций, испытывающих дефицит производительности каналов, выбирают СКС с максимальным резервом параметров. Если руководство осознает, что цена потерь времени из-за недостаточного быстродействия рабочих станций и сети недопустимо высока, оно также предпочтет более прогрессивные кабельные системы. Например, в строящихся современных офисных зданиях с большой степенью интеграции кабельных систем целесообразно установить категорию не ниже 5е.
В условиях, когда существующие стандарты категорий кабельных систем устаревают, не просуществовав и пяти лет, а новые стандарты находятся в процессе разработки и непрерывных изменений, заказчики должны хорошо представлять тенденции развития структурированных кабельных систем. Одна из них - незначительное улучшение параметров систем и увеличения скоростей передачи данных за счет использования всех резервов витых пар, кодирования и цифровой обработки сигналов. Другая - расширение частотного диапазона под протоколы, которые будут разрабатываться в будущем.
Для выбора кабельной системы с перспективой многолетней эксплуатации следует оценивать резерв взаимосвязанных параметров, для чего необходимы профессиональные знания.
Оценить расходы на создание небольших СКС достаточно просто. Для числа пользователей порядка единиц – нескольких десятков оптимальным будет вариант одноранговой СКС, то есть системы с единственным центром коммутации и топологией типа “звезда”. Сетевые окончания размещаются на панелях, фиксируемых в шкафу. От панелей проложены кабели к розеткам. Гнезда розеток и панелей являются интерфейсами СКС. Их также называют портами. На одного пользователя приходится два порта. Цены указываются в расчете на один порт.
Итак, создание СКС может потребовать инвестиций от нескольких сотен до нескольких сотен тысяч и более долларов. В условиях роста технологий предпочтительной на данный момент является категория СКС 5е.
Выбор топологии.
Выбор используемой топологии зависит от условий, задач и возможностей, или же определяется стандартом используемой сети. Основными факторами, влияющими на выбор топологии для построения сети, являются:
среда передачи информации (тип кабеля);
метод доступа к среде;
максимальная протяженность сети;
пропускная способность сети;
метод передачи и др.
Рассмотрим вариант построения сети: на основе технологии Fast Ethernet.
Данный стандарт предусматривает скорость передачи данных 100 Мбит/сек и поддерживает два вида передающей среды – неэкранированная витая пара и волоконно-оптический кабель. Для описания типа передающей среды используются следующие аббревиатуры, табл.
Таблица 3. Стандарт Fast Ethernet
| Название | Тип передающей среды |
| 100Base-T | Основное название для стандарта Fast Ethernet (включает все типы передающих сред) |
| 100Base-TX | Экранированная или неэкранированная витая пара категории 5 и выше. |
| 100Base-FX | Многомодовый двухволоконный оптический кабель |
| 100Base-T4 | Витая пара. 4 пары категории 3, 4 или 5. |
Правила проектирования топологии стандарта 100Base-T.
Следующие топологические правила и рекомендации для 100Base-TX и 100Base-FX сетей основаны на стандарте IEEE 802.3u
100Base-TX.
Правило 1: Сетевая топология должна быть физической топологией типа «звезда» без ответвлений или зацикливаний.
Правило 2: Должен использоваться кабель категории 5 или 5е.
Правило 3: Класс используемых повторителей определяет количество концентраторов, которые можно каскадировать.
Класс 1. Можно каскадировать (стэковать) до 5 включительно концентраторов, используя специальный каскадирующий кабель.
Класс 2. Можно каскадировать (стэковать) только 2 концентратора, используя витую пару для соединения средозависимых портов MDI обоих концентраторов.
Правило 4: Длина сегмента ограничена 100 метрами.
Правило 5: Диаметр сети не должен превышать 205 метров.
Правило 6: Метод доступа CSMA/CD.
100Base-FX.
Правило 1: Максимальное расстояние между двумя устройствами – 2 километра при полнодуплексной связи и 412 метров при полудуплексной для коммутируемых соединений.
Правило 2: Расстояние между концентратором и конечным устройством не должно превышать 208 метров.
Существует несколько факторов, которые необходимо учитывать при выборе наиболее подходящей к данной ситуации топологии.
Таблица 4. Преимущества и недостатки топологий.
| Топология | Преимущества | Недостатки |
| Шина | Экономный расход кабеля. Сравнительно недорогая и несложная в использовании среда передачи. Простота, надежность. Легко расширяется | При значительных объемах трафика уменьшается пропускная способность сети. Трудно локализовать проблемы. Выход из строя кабеля останавливает работу многих пользователей |
| Кольцо | Все компьютеры имеют равный доступ. Количество пользователей не оказывает сколько-нибудь значительного влияния на производительность | Выход из строя одного компьютера может вывести из строя всю сеть. Трудно локализовать проблемы. Изменение конфигурации сети требует остановки работы всей сети |
| Звезда | Легко модифицировать сеть, добавляя новые компьютеры. Централизованный контроль и управление. Выход из строя одного компьютера не влияет на работоспособность сети | Выход из строя центрального узла выводит из строя всю сеть |
Исходя из всего вышеперечисленного, оптимальным видом топологии для проекта является звездная топология стандарта 100Base-TX с методом доступа CSMA/CD, так как она имеет широкое применение в наши дни, её легко модифицировать и у нее имеется высокая отказоустойчивость.
Выбор способа управления сетью.
Каждая организация формулирует собственные требования к конфигурации сети, определяемые характером решаемых задач. В первую очередь необходимо определить, сколько человек будут работать в сети. От этого решения будут зависеть многие этапы создания сети.
Количество рабочих станций напрямую зависит от предполагаемого числа сотрудников. В нашем случае это 200 сотрудников, и соответственно 200 рабочих станций. Другим фактором является иерархия компании. Для фирмы с горизонтальной структурой, где все сотрудники должны иметь доступ к данным друг друга, оптимальным решением является простая одноранговая сеть. Фирме, построенной по принципу вертикальной структуры, в которой точно известно, какой сотрудник и к какой информации должен иметь доступ, следует ориентироваться на более дорогой вариант сети – с выделенным сервером. Только в такой сети существует возможность администрирования прав доступа.
Количество рабочих станций в сети
От 3 до 10 рабочих станций
11 и более рабочих станций
Вертикальная структура предприятия
Горизонтальная структура предприятия
Горизонтальная структура предприятия
Вертикальная структура предприятия
Возможно использование одноранговой сети
Требуется установка сервера
Требуется установка сервера
Желательна установка сервера
Рис.13 Выбор способа управления.
В нашем проекте на предприятии имеется 200 рабочих станции, которые требуется объединить в корпоративную сеть. Следуя из схемы выбора типа сети, решаем, что в нашем случае требуется установка сервера, так как во-первых мы должны обеспечить вертикальную структуру(то есть разграниченный доступ к информации) и во-вторых количество рабочих станций предполагает управление сетью с выделенным сервером.
Выбор комплектующих. Активное сетевое оборудование.
В качестве активного сетевого оборудования предлагается использовать оборудование фирм Allied Telesyn и Cisco, которые зарекомендовали себя с самой лучшей стороны и являются одними из наиболее качественных продуктов на мировом рынке.
Коммутация зарекомендовала себя как наиболее экономичная и гибкая технология, обеспечивающая увеличение полосы пропускания и повышение управляемости сети на всех уровнях; к тому же ее внедрение сопряжено с минимальными перестройками в сети.
В качестве Switch предлагается использовать коммутатор семейства AT-8000. В качестве преимуществ можно отметить:
Поддержка стандарта 802.1w Rapid Spanning Tree
Зеркалирование портов
Поддержка технологии Enhanced Stacking
Монтаж в 19" стойку или шасси
Порты 10Base-T с экранированными разъемами RJ-45
Сетевое управление через SNMP, TELNET или HTTP
Две приоритетных очереди
Бесплатное обновление ПО
Гарантия на весь срок службы (один год - на блок питания)
Серия AT-8000 обладает высокой гибкостью и масштабируемостью, которая необходима для малого и среднего бизнеса. В коммутатор AT-8024GB может быть добавлено до двух Allied Telesyn's hot-swappable Gigabit Interface Converters (GBICs) из серии AT-G8. Интерфейс GBICs доступен в пяти моделях коммутаторов и позволяет передавать данные на расстояние от 500 метров до 40 километров.
Технология ENHANCED STACKING не требует размещения коммутаторов непосредственно рядом друг с другом и способна поддерживать до 24 коммутаторов в одной сети. Функция стека реализуется программным способом. Такое решение позволяет быстро и легко изменять конфигурацию системы. Для этого используется распространенный интерфейс Telnet, при помощи которого с коммутатора, назначенного главным, можно быстро создать или изменить виртуальные стеки коммутаторов.
Хотя коммутаторы AT-8000 серии могут использоваться как plug-and-play устройства, у них имеется множество дополнительных функций управления. Функции управления включают в себя: web-интерфейс управления, интерфейс командной строки, SNMP и Telnet. Прошивки и файлы конфигурации могут быть закачаны в коммутатор и скачаны посредством TFTP, XMODEM или Enhanced Stacking™ протоколов.
Для обеспечения разрабатываемой сети требуется два 24-портовых коммутатора AT-8024M.
Благодаря технологии Enhanced Stacking один коммутатор может использоваться для управления группой, насчитывающей до 24 коммутаторов, каждый из которых имеет 24 порта 10/100TX. Таким образом, в одном широковещательном домене может быть объединено до 576 портов 10/100TX.
В качестве Hub предлагается использовать концентратор семействаAT-3600. В качестве преимуществ можно отметить:
Соответствие стандарту IEEE 802.3, версии 1.0 и 2.0
Порты 10Base-T с экранированными разъемами RJ-45
Модульный магистральный порт с дополнительными интерфейсами 10Base-T (витая пара), 10Base-2 (коаксиал), 10Base-5 (AUI) или 10Base-FL (волоконная оптика)
Автономное использование, монтаж в 19" стойку или шасси
Три варианта сетевого управления: SNMP, через порт ASYNC ASCII-терминала (Omega Local) и Telnet (Omega Remote)
Резервное SNMP-управление
Загрузка программного обеспечения от других устройств серии 3600 в пределах одной ЛВС или через модуль встроенного программно-аппаратного обеспечения
"Горячая замена" устройств, смонтированных в шасси серии 3600
Совершенная система диагностических индикаторов (LEDs)
Гарантия на весь срок службы (один год - на блок питания)
Концентраторы этого семейства соответствуют стандарту IEEE 802.3 (Ethernet repeater) и способны осуществлять многоцелевое сетевое управление. Они имеют встроенный блок питания и оснащены системой светодиодных индикаторов (LEDs) для диагностики состояния сети и статуса портов. Разработанная компанией Allied Telesyn специальная интегральная схема обеспечивает надежность оборудования и оптимальное выполнение различных функций.
Для обеспечения разрабатываемой сети требуется шесть 24-портовых концентраторов AT-3624TR.
Посредством наращивания до восьми концентраторов AT-3624TR на единой платформе шасси серии 3600 возможно сконфигурировать коллективное устройство со 192 портами.
В качестве Router и Firewall предлагается использовать маршрутизатор фирмы Cisco семейства 2600 .
Эта представляет собой экономичную серию модульных маршрутизаторов для малых и средних офисов, включающих в себя возможность передачи голоса и факса. Предлагаемый набор модулей позволяет также использовать устройства Cisco 2600 в качестве серверов доступа и межсетевых экранов, а также для передачи голоса и факсов через сети TCP/IP.
Каждый маршрутизатор серии Cisco 2600 содержит один слот для модуля глобальной сети высокой плотности или модуля ЛВС, два слота для модулей глобальной сети низкой плотности и одно посадочное место на системной плате для установки сервисного модуля AIM (Advanced Integration Module), который может использоваться для аппаратного сжатия или шифрования данных.
Маршрутизаторы серии Cisco 2600 могут содержать до 64Мб оперативной памяти (DRAM) и до 16 Мб флеш-памяти.
Для обеспечения разрабатываемой сети требуется один коммутатор Cisco 2621.
В качестве его преимуществ можно отметить:
Поддерживает полный спектр ПО Cisco IOSTM
Модульная архитектура
Встроенные порты ЛВС
Возможность использования модулей от серий Cisco 1600, Cisco 3600, в том числе для передачи голосовых и факсимильных соединений
Поддерживается как передача голоса поверх протокола IP, так и передача голоса поверх протокола Frame Relay (стандарты FRF.11 и FRF.12)
Флеш-память для простой замены и обслуживания программного обеспечения
Интегрированный асинхронный порт (AUX) поддерживает соединения на скорости до 115.2 Кб/сек
Сервисный модуль для аппаратного сжатия данных позволяет уменьшить стоимость затрат на поддержание глобальных сетей и более эффективно использовать возможности ПО Cisco IOS.
Межсетевой экран (IOS Firewall Feature Set).
Телефонная станция.
В качестве телефонной станции предлагается использовать оборудование фирмы Avaya семейства DEFINITY ECS.
Коммуникационные серверы Avaya являются универсальной многоцелевой платформой построения бизнес-решений современного предприятия для любого диапазона абонентской емкости: от 40 до 36 000 портов.
Используя широкий набор протоколов и интерфейсов, интегрированных функциональных модулей, телекоммуникационные сервера Avaya решают задачи любой сложности: от небольших систем малого офиса до мощных корпоративных сетей емкостью на 10 миллионов номеров.
Для обеспечения разрабатываемой сети требуется одна станция DEFINITY CSI, плюс 1 блок цифровых линий на 24 порта, 3 блока аналоговых линий по 24 порта и плата звуковых сообщений.
Эта модель, выпускаемая в компактном модульном пластиковом корпусе (Compact Modular Cabinet), рассчитана для крепления на стене. Базовый статив модели содержит 8 свободных слотов и может быть расширен добавлением двух дополнительных стативов по 10 слотов до 28. Дополнительные корпуса соединяются с основным посредством кабеля и устанавливаются около основного статива.
Общее количество портов этой модели (600) гибко распределяется между абонентскими портами и портами соединительных линий. Конфигурация модели DEFINITY CSI может содержать 16 внутренних абонентов и затем может быть расширена до 500, что позволяет называть данную модель идеальным решением для малого и среднего бизнеса.
Корпус модели CSI может комплектоваться кроссировочными панелями, монтируемыми непосредственно к стенке статива. Применение таких панелей делает конструкцию чрезвычайно компактной и удобной в использовании. Оснащение корпуса самонастраивающимся источником питания (диапазон от 115 до 259 V) предотвращает сбои, возможные в условиях нестабильного питания.
Сервера.
В качестве серверного оборудования (серверов) предлагается использовать оборудование фирмы Hewlett Packard семейства ProLiant DL.
Эти компактные стоечные серверы, оптимизированные для создания кластеров, обладают высокой гибкостью и управляемостью и идеально подходят для сред с большим количеством серверов и внешними системами хранения данных, информационных центров и эффективных кластерных приложений, что позволяет заказчику подобрать модели, максимально соответствующие его требованиям. Благодаря свободному доступу к компонентам и оптимизированной разводке кабелей они очень просты в развертывании и обслуживании.
Для обеспечения разрабатываемой сети требуется шесть серверов HP ProLiant DL380 G3.
Это недорогой, но мощный двухпроцессорный сeрвeр приложений высотой 2U, прeдназначeнный для монтажа в стойку. Сфeра eго использования — от нeбольших компаний до цeнтров обработки данных, прeдъявляющих высокиe трeбования к производитeльности и надeжности сeрвeра.
В этой модeли стоeчного сeрвeра срeднeго класса используется новый высокопроизводитeльный чипсeт, обeспeчивающий ускорeнный обмeн данными с памятью и болee высокую производитeльность подсистeмы ввода-вывода по сравнeнию с аналогичными сeрвeрами прeдыдущeго поколeния.
Срeдства повышeния надeжности, включающиe в сeбя наличиe рeзeрвных вeнтиляторов с возможностью «горячeй» замeны, «горячee» рeзeрвированиe модулeй памяти, интeгрированный RAUD, а такжe возможность «горячeй» замeны дисков и PCI-плат дают возможность использования этого сeрвeра на самых критичeских участках работы прeдприятия.
Стример.
В качестве оборудования резервного копирования предлагается использовать оборудование фирмы Hewlett Packard семейства HP StorageWorks.
Ленточные накопители HP известны по всему миру своими прекрасными рабочими качествами, отказоустойчивостью, распространенностью и постоянной поддержкой со стороны производителя.
Для обеспечения разрабатываемой сети требуется один стример(ленточный накопитель) 1/8 DLT VS80 Tape Autoloader плюс два комплекта картриджей.
Благодаря преимуществам знаменитой технологии DLT, этот стример НР обеспечивает емкость до 80GB и высокую пропускную способность. Кроме того, этот накопитель может встраиваться в стойку, что отвечает замыслу нашего проекта. Отличное соотношение цены и производительности делает его весьма привлекательным для компаний всех типов и размеров, т.к. постоянно растущие требования к защите данных не позволяют жертвовать ни надежностью, ни качеством.
ИБП.
В качестве оборудования бесперебойного питания предлагается использовать оборудование фирмы APC семейства Smart-UPS RM.
Продукты этого семейства отличаются выдающейся производительностью и легендарной надежностью, а также оснащаются портом USB, передней панелью стандартного белого цвета и обладают немного повышенной выходной мощностью по сравнению со своими предшественниками - моделями мощностью 700 и 1400 ВА. Высокопроизводительные ИБП с гибкими возможностями монтажа для защиты электропитания серверов и корпоративных сетей. ИБП высотой 2U продолжают оставаться основным продуктом для большинства приложений, включая приложения с жесткими требованиями к стоимости оборудования. Модели высотой 2U предназначены для эксплуатации в оптимизированных по плотности средах с глубокими стойками (800, 1000, 1100 мм), где основным преимуществом устройства является минимальная высота.
Для обеспечения разрабатываемой сети требуется два ИБП Smart-UPS RM 2U.
Пассивное оборудование.
Из пассивного сетевого оборудования предлагается использовать телекоммуникационные шкафы (стойки) 19”
Телекоммуникационные шкафы служат для размещения оптического и электротехнического оборудования различных стандартов. Наиболее широкие возможности по функциональному применению представляет серия телекоммуникационных шкафов, предназначенных для размещения различного оборудования вплоть до компьютеров промышленного назначения. Оборудование располагается на вертикальном перфорированном профиле или на 19" полках. Перфорация соответствует стандарту DIN 41494, Part1. В перфорированный профиль устанавливаются любые стандартные устройства 19 ". Глубина постановки профиля может изменяться в зависимости от устанавливаемого оборудования. Доступны различные варианты исполнения по глубине, классу защищенности и конструкции дверей. Несколько отдельных шкафов, объединенных механически в жесткую конструкцию, могут составить единый комплекс. Максимально возможное количество установочных мест (Unit) увеличено до 45 U (высота шкафа 2200 мм).
Мною выбран напольный вариант 45U. Конструкция шкафа каркасная. Передняя и задняя двери взаимозаменяемы. Доступ к оборудованию, установленному в шкафу, может осуществляться с четырех сторон. Двери имеют как левую, так и правую навеску. Шкаф устанавливается на регулируемых по высоте ножках или колесах. Ввод кабеля производится через основание шкафа. Предусмотрена возможность ввода кабеля через верхнюю крышку. Имеется встроенная система вентиляции.
Для обеспечения разрабатываемой сети требуется два телекоммуникационных шкафа 19” 45U.
Система охлаждения.
В качестве оборудования для поддержания в серверной необходимого температурного режима предлагается использовать кондиционеры фирмы Tadiran серии Astro.
Являясь лидером на рынке климатического оборудования , компания Tadiran предлагает лучшее мировое оборудование, прошедшее сертификацию ISO 9001. Поставляемое оборудование отличается высокой надежностью и долговечностью его эксплуатации.
Многообразие предлагаемого оборудования позволяет выбрать наиболее оптимальное и сбалансированное решение управления микроклиматом.
Для обеспечения разрабатываемой сети требуется один кондиционер Astro TGL 30.
Выбор программного обеспечения. Обзор операционных систем.
Практически все современные ОС поддерживают работу в сети. Однако в качестве ОС для сервера чаще всего используются Nowell NetWare, Unix, Linux и Windows 2000 Server.
Nowell NetWare.
Одна из первых коммерческих сетевых ОС, позволивших строить сети произвольной топологии, состоящих из разнородных компьютеров. Если раньше сетевые ОС сильно зависели от конкретной конфигурации сети, то ОС Nowell NetWare стала первой универсальной сетевой ОС. Любая сетевая карта, имеющая драйвер ODI (Open Datalink Interface) может использоваться в сетях Nowell. Благодаря такой универсальности ОС быстро завоевала рынок, и долгое время оставалась основной ОС для локальных сетей. С 1990 года даже фирма IBM стала перепродавать NetWare, и по сегодняшний день эта ОС используется достаточно широко.
Текущей версией ОС является NetWare 6.x. Помимо удобного графического интерфейса, эта версия NetWare имеет ряд других характерных особенностей:
1) NetWare 6.0 использует в качестве основного сетевого протокола TCP/IP (протокол, используемый в сети Internet). Если предыдущие версии NetWare работали на собственном протоколе фирмы Novell - протоколе IPX/SPX, а протокол ТСР/IР мог использоваться только поверх IPX/SPX (также эмулировался NetBIOS), то теперь NetWare 5.0 предлагает следующие варианты:
только протокол TCP/IP
протокол TCP/IP в режиме "совместимости" (может использоваться IPX/SPX поверх ТСР/IР)
совместное использование протоколов TCP/IP и IPX/SPX (оба протокола работают параллельно и независимо)
только протокол IPX/SPX.
2) В NetWare используется служба каталога NDS (Nowell Directory Service), которая представляет собой единую распределенную базу данных в виде дерева каталогов, в которой описываются все объекты сети (пользователи, группы пользователей, принтеры и т.д.), с указаниями прав доступа. База данных NDS является общей для всей сети. Если в предыдущих версиях NetWare 3.x и 2.x необходимо было создавать учетную запись пользователя (имя и пароль) на каждом сервере сети, то в NetWare 6.0 достаточно один раз зарегистрировать пользователя в NDS и он получит доступ ко всем серверам сети.
3) В NetWare используется мощная и гибкая модель разграничения доступа. Система безопасности подключения к сети включает в себя: ограничения на срок действия и частоту смены пароля, запрет на повторное использование старых паролей, ограничение времени суток и адресов компьютеров, с которых пользователь может подключаться к сети, запрет одному и тому же пользователю на подключение к сети с нескольких машин одновременно. Система безопасности файловой системы позволяет для каждого файла и каталога назначить различным пользователям любую комбинацию следующих прав доступа: чтение, запись, создание, удаление, модификация (имени файла и его атрибутов), просмотр (содержимого каталога), изменение прав доступа, супервизор (полный набор всех прав). Аналогично регулируется доступ и к любым другим объектам NDS (права на просмотр, создание, удаление, переименование объектов, чтение, запись, сравнение и добавление их свойств, права супервизора). NetWare имеет также двухстороннюю систему аудита: внешние независимые аудиторы могут анализировать события в сети, не имея доступа к секретным данным, в то же время, администраторы сети не имеют доступа к данным аудита.
4) В NetWare 6.0 поддерживаются как традиционные тома (аналог логических дисков), так и тома NSS (Novell Storage Services). Традиционные тома обеспечивают надежную файловую систему, основанную на обработке транзакций (при сбое, файлы восстанавливаются в состояние "до сбоя"), сжатие файлов и систему зеркального отражения дисков (данные параллельно пишутся на два различных винчестера: при повреждении одного, информация будет считана с другого). Тома NSS могут иметь размер до 8 терабайт и хранить до 8 триллионов файлов. Доступ к томам NSS происходит гораздо быстрее, чем к традиционным томам. В качестве тома NSS может монтироваться CD-ROM и разделы DOS.
5) В NetWare 6.0 реализована распределенная система печати NDPS (Novell Distributed Print Services), которая была разработана совместно с компаниями Hewlett-Packard и Xerox и позволяет реализовать:
- двухсторонний обмен данными (компьютер имеет возможность передавать данные на принтер, и принтер имеет возможность передавать данные в компьютер).
- оповещение о событиях (принтер по сети имеет возможность оповестить технический персонал, например о том, что кончился тонер).
- автоматическая загрузка драйверов принтера, шрифтов и др. ресурсов на компьютеры, которым требуется производить распечатку документов.
6) В комплект поставки NetWare 6.0 входит мощный и простой в использовании Web-сервер FastTrack Server for NetWare, тесно интегрированный с NDS и поддерживающий большинство языков разработки приложений для Web. FastTrack Server призван заменить собой Novell Web Server, использовавшийся в предыдущих версиях NetWare.
7) В состав сервера NetWare 6.0 входит виртуальная машина Java, что позволяет запускать приложения и апплеты Java на сервере. Например, графическая утилита управления сервером ConsoleOne написана на языке Java.
Семейство ОС Windows 2000.
Windows 2000 Server
Включает основанные на открытых стандартах службы каталогов, Web, приложений, коммуникаций, файлов и печати, отличается высокой надежностью и простотой управления, поддерживает новейшее сетевое оборудование для интеграции с Интернетом. В Windows 2000 Server реализованы:
службы Internet Information Services 5.0 (IIS)
среда программирования Active Server Pages (ASP)
XML-интерпретатор
архитектура DNA
модель СОМ +
мультимедийные возможности
поддержка приложений, взаимодействующих со службой каталогов
Web-папки
печать через Интернет
Минимальные аппаратные требования Windows 2000 Server:
Pentium-совместимый процессор с тактовой частотой не ниже 133 МГц — Windows 2000 Server поддерживает до 4 процессоров:
128 Мб ОЗУ (рекомендуется 256 Мб). Большее количество памяти значительно увеличивает быстродействие системы. Windows 2000 Server поддерживает ОЗУ объемом до 4 Гб;
2 Гб свободного дискового пространства — для установки Windows 2000 Server требуется около 1 Гб. Дополнительное место на диске необходимо для установки сетевых компонентов.
Windows 2000 Advanced Server
Эта ОС, по сути, представляет собой новую версию Windows NT Server 4.0 Enterprise Edition. Windows 2000 Advanced Server — идеальная система для работы с требовательными к ресурсам научными приложениями и приложениями электронной коммерции, где очень важны масштабируемость и высокая производительность[1]. Аппаратные требования для Windows 2000 Advanced Server не отличаются от требований для Windows 2000 Server, однако эта более мощная ОС включает дополнительные возможности:
балансировку сетевой нагрузки;
поддерживает ОЗУ объемом до 8 Гб на системах с Intel Page Address Extension (РАЕ);
поддерживает до 8 процессоров.
Windows 2000 Datacenter Server
Это серверная ОС, еще больше расширяющая возможности Windows 2000 Advanced Server. Поддерживает до 32 процессоров и больший объем ОЗУ, чем любая другая ОС Windows 2000:
до 32 Гб для компьютеров с процессорами Alpha;
до 64 Гб для компьютеров с процессорами Intel.
Вопрос об установке Windows 2000 Datacenter Server следует рассматривать только в том случае, если вам требуется поддерживать системы оперативной обработки транзакций (online transaction processing, OLTP), крупные хранилища данных или предоставлять услуги Интернета.
ОС Unix, Linux.
ОС Unix является старейшей сетевой операционной системой (создана в 1969г.) и по сегодняшний день использующейся в Internet. Существует множество клонов Unix — практически ничем не отличающихся друг от друга операционных систем разных производителей: FreeBSD, BSD Unix (университет Berkley), SunOS, Solaris (фирма Sun Microsystems), AIX (фирма IBM), HP-UX (фирмы Hewlet Packard), SCO (фирмы SCO) и др. Самым популярным клоном Unix пожалуй является FreeBSD, в основном из-за того, что ее исходные тексты распространяются свободно, что позволяет произвольно переделывать ОС "под себя", а также тестировать систему на отсутствие ошибок и "черного хода". В связи с этим, FreeBSD содержит гораздо меньше ошибок, чем коммерческие варианты Unix, т.к. отладкой и устранением ошибок занималась не одна компания, а все программистское сообщество.
К клонам Unix можно отнести и Linux, однако в последнее время он выделился в самостоятельную операционную систему и продолжает бурно развиваться. Существует множество дистрибутивов (пакетов установки) Linux различных фирм. Самые популярные из них — это Red Hat Linux (США) и Mandrake (Европа). Существуют также Slackware Linux, Corel Linux, Caldera OpenLinux, Debian Linux, SuSE Linux, Black Cat Linux, Connectiva Linux и др. Структура файловой системы, система разграничения доступа и основные команды в Linux и Unix сходны. С точки зрения пользователя, основным отличаем Linux от ранних версий Unix является удобный графический интерфейс, во многом сходный с интерфейсом Windows (особенно у графической рабочей среды Gnome), а основным преимуществом, по сравнению с Windows, -большая надежность и скорость работы, большая защищенность файловой системы (в том числе и от вирусов) и более профессиональные средства работы с локальной сетью и Internet. Для Linux существует и разрабатывается большое количество программного обеспечения: от офисного пакета Star Office и графического редактора Corel Draw, до мощных СУБД (DB2 фирмы IBM) и систем разработки программ на C++, Perl, Java и др. И хотя пока еще рано рекомендовать неопытному пользователю переходить на Linux (в основном из-за проблем с использованием русских шрифтов в приложениях — отсутствует единая прозрачная схема настройки), тем не менее, в будущем, Linux возможно займет значительное место в нише ОС для домашних компьютеров.
Обоснование выбора ОС Windows 2000 Advanced Server.
В качестве операционной системы мной было решено использовать Windows 2000 Advanced Server. Эта версия Windows 2000 поддерживает работу с большим объемом оперативной памяти и большим количеством процессоров. Она включает в себя средства организации кластеров и механизмы распределения нагрузки.
Таблица 5. Характеристики различных версий Windows 2000.
| Характеристика | Windows 2000 Professional | Windows 2000 Server | Windows 2000 Advanced Server | Windows 2000 Datacenter Server |
| Максимальный поддерживаемый объем памяти, Гбайт | 4 | 4 | 8 | 64 |
| Количество процессоров, поддерживаемое сразу же после установки | 2 | 4 | 8 | 32 |
| Максимальное допустимое количество процессоров | 10 | Ограничено возможностями аппаратной платформы | Ограничено возможностями аппаратной платформы | Ограничено возможностями аппаратной платформы |
| Служба каталога Active Directory | Клиент | Контроллер домена или член домена | Контроллер домена или член домена | Контроллер домена или член домена |
| Сервер Web | Одноранговые службы Web | Internet Information Server v. 5.0 | Internet Information Server v. 5.0 | Internet Information Server v. 5.0 |
| Сетевые службы | Нет | Да | Да | Да |
| DHCP, DNS, WINS, маршрутизация и служба удаленного доступа RAS | Нет | Да | Да | Да |
| Терминальные службы | Нет | Да | Да | Да |
| Службы слежения за транзакциями | Нет | Да | Да | Да |
| Отказоустойчивые дисковые тома (отражение дисков и RAID-5) | Нет | Да | Да | Да |
| Распределение сетевой нагрузки | Нет | Нет | Да | Да |
| Работа в кластере | Нет | Нет | Да | Да |
По сравнению с Windows NT 4.0 версия Windows 2000 Server обладает следующими новыми возможностями:
Active Directory. Новая служба каталога, основанная на спецификациях Х.500 и заменяющая собой домены Windows NT 4.0. Служба Active Directory интегрирована с DNS, использует аутентификацию Kerberos, поддерживает наследуемые доверительные отношения и репликацию с несколькими главными контроллерами домена.
Улучшенная управляемость. Новая система включает в себя продуманный и последовательный интерфейс управления системой (Microsoft Management Console, MMC), поддержку групповой политики (Group Policy), средство автоматической установки Microsoft Installer, средства синхронизации папок в отключенном от сети состоянии, а также службы Telnet и Terminal Services (службы терминалов) для обеспечения удаленного администрирования.
Улучшенная поддержка сети. Среди нововведений, связанных с работой в сети, следует упомянуть улучшенные службы DNS, WINS и DHCP, поддержку технологии Quality of Service (QoS), сжатие HTTP, защиту данных IP Security (IPSec), поддержку Asynchronous Transfer Mode (ATM), совместное использование канала связи с Интернетом (Internet Connection Sharing), под-дежку Virtual Private Network (VPN), а также службу маршрутизации и удаленного доступа Routing and Remote Access Service (RRAS).
Улучшенная поддержка аппаратных устройств. Новая система включает в себя улучшенные драйверы существующего аппаратного обеспечения, а также цифровых видеодисков DVD (Digital Video Disks), устройств USB (Universal Serial Bus), новых сетевых адаптеров, сканеров, принтеров, модемов и других аппаратных устройств. В подавляющем большинстве случаев установка новых драйверов не требует перезагрузки системы. Если ранее перезагрузка системы требовалась приблизительно в пятидесяти случаях из ста, то теперь этот параметр снижен всего до семи случаев из ста.
Управление системой долговременного хранения данных. Новая система включает в себя улучшенные механизмы хранения файлов, а также управления данными, хранящимися на дисках и других устройствах долговременного хранения информации. Среди новых механизмов — квотирование дискового пространства, шифрование данных, управление сменными носителями информации, контекстное индексирование и распределенная файловая система DPS (Distributed File System).
Улучшенная производительность. Добавлена поддержка большего объема оперативной памяти, большего количества процессоров. Новая система более эффективно использует аппаратные ресурсы компьютера, а также позволяет следить за расходованием процессорного времени и управлять этим расходованием.
Основные отличия Windows 2000 Advanced Server от Windows 2000 Server:
Организация работы в кластере. Кластеры используются для повышения степени надежности сетевой системы как единого целого. Если данные или сетевые приложения располагаются в кластере, состоящем из нескольких серверов, они будут доступны для пользователей даже при большой нагрузке на сеть или в случае, если один из серверов выйдет из строя. Windows 2000 поддерживает две основные разновидности кластерных технологий: распределение сетевой нагрузки (Network Load Balancing) и серверные кластеры. Эти кластерные технологии могут использоваться либо совместно, либо по отдельности.
Поддержка многопроцессорных систем. Каждая из версий Windows 2000 может поддерживать ограниченное количество процессоров, установленных на многопроцессорной системе. Windows 2000 Server поддерживает до четырех процессоров, Windows 2000 Advanced Server поддерживает до восьми процессоров, a Windows 2000 Datacenter Server будет поддерживать до 32 процессоров.
Поддержка больших объемов оперативной памяти. Windows 2000 Professional и Windows 2000 Server поддерживают работу с оперативной памятью объемом до 4 Гбайт. Windows 2000 Advanced Server поддерживает работу с оперативной памятью объемом до 8 Гбайт (с использованием технологии Intel РАЕ — Physical Address Extention). Windows 2000 Datacenter Server может работать на компьютерах, оснащенных 64 Гбайт оперативной памяти (с использованием технологии Intel РАЕ).
Технология РАЕ позволяет установить на одном компьютере до 64 Гбайт оперативной памяти, использование которой осуществляется страницами по 4 Кбайт. Это значительно больше, чем позволял более ранний драйвер Intel PSE36.
В качестве операционной системы рабочих станции была выбрана Windows 2000 Professional, она разработана для оснащения настольных рабочих станций корпоративных пользователей. Она оптимизирована для выполнения функций сетевого клиента и управления работой персональной рабочей станции.
Это настольная ОС, расширяющая возможности Windows NT в области безопасности и отказоустойчивости, она унаследовала от Windows 98 легкость в управлении, поддержку множества устройств и РnР. Windows 2000 Professional можно установить путем обновления любой ОС, начиная с Windows NT Workstation 3.51 и до Windows 98. Минимальные системные требования Windows 2000 Professional:
Pentium-совместимый процессор с тактовой частотой не ниже 133 МГц – Windows 2000 Professional поддерживает до двух процессоров
64 Мб ОЗУ — большее количество памяти повышает быстродействие системы
Жесткий диск объемом не менее 2 Гб — для установки самой ОС Windows 2000 Professional на вашем жестком диске должно быть свободно минимум 650 Мб.
Построение технической модели.
СКС устанавливается на 7-м этаже тринадцатиэтажного здания с размерами в плане 54x18 м. Высота этажа составляет 3.5 м, общая толщина перекрытий равна 50 см. На этаже использована однотипная коридорная планировка рабочих помещений, которые имеют одинаковые размеры 8x6 м. Коридор шириной 2 метра проходит по всей длине продольной оси этажа.
В коридоре и всех помещениях имеется подвесной потолок с высотой свободного пространства 35 см. Стены помещений изготовлены из обычного кирпича и покрыты штукатуркой, толщина которой составляет 1 см. Каких-либо дополнительных каналов в полу и стенах, которые могут быть использованы для прокладки кабелей, строительным проектом здания не предусмотрено. Техническое помещение, выделенное под кроссовую и аппаратную(далее серверная) имеет номер 15 (см.схему этажа..). Кроссы, УАТС, серверы и центральное оборудование ЛВС будут размещены в помещении серверной, то есть используется принцип одноточечного администрирования.
Создаваемая СКС должна обеспечить функционирование ЛВС и телефонной сети, то есть на каждом рабочем месте монтируется информационная розетка с двумя розеточными модулями. Внутренняя сеть телефонизации и внутренняя компьютерная сеть проектируется как единое целое, как часть СКС. Помимо информационных розеток, на рабочем месте монтируются две силовые розетки, подключенные к сети гарантированного электроснабжения, и одна силовая розетка, подключенная к сети бытового электроснабжения. Прокладку силовых кабелей и установку силового распределительного оборудования осуществляет субподрядная организация.
На этаже, согласно плану имеется 18 помещений площадью по 48 м2, то есть общая рабочая площадь равна 864 м2. Общее число рабочих мест, определяется из расчета 4,3 м2 на одно рабочее место - итого 200 рабочих мест(соответственно 200 блоков розеток). В каждом помещении согласно указанной выше норме монтируется по 11 розеточных блоков. Два розеточных блока монтируются в коридоре. Обычно в проект закладывают большую цифру, которая получается расчетом из общей площади этажа. Дополнительные розетки устанавливаются в коридоре, техническом помещении и в некоторых рабочих помещениях и используются, например, для подключения активных сетевых устройств коллективного пользования типа принтеров и факсов, телефонных постов охраны, серверов и т.д.
Для прокладки кабелей горизонтальной подсистемы вдоль коридора за подвесным потолком устанавливаются лотки. Расстояние от верхней кромки лотка до капитального потолка равно 25 см. Серверная располагается в центре этажа, и поэтому на каждую половину лотка укладываются кабели, обслуживающие 432 м2 рабочей площади. Площадь поперечного сечения лотка с учетом наличия на каждом рабочем месте двух розеток вычисляется по формуле Sсеч.лотка=650*((Sэтажа/2) / 10)* 2/3 и соответственно составляет 650*(432 / 10)* 2/3= 18720 мм. Такой площадью обладает стандартный кабельный лоток размером 200x100 мм. По мере удаления от серверной могут быть использованы лотки меньшего сечения.
В рабочих помещениях прокладка кабеля в соответствии с требованиями этой проектной работы будет выполняться в декоративных коробах (располагаются на высоте 1 м. от пола). Для перехода от лотков к коробам в стенках рабочих помещений сверлятся отверстия, в которые устанавливаются закладные трубы. Согласно приведенным выше расчетам, в каждой комнате устанавливается по 11 блоков розеток – по четыре с двух сторон и по три с одной.
Рис.14 Схема прокладки кабеля
Горизонтальная подсистема СКС строится на основе неэкранированных 4-х парных кабелей UTP категории 5e, проложенных по два к каждому блоку розеток. Характеристики кабеля по затуханию, перекрестным наводкам и импедансу приведены в таблице:
Сопротивление - 9.38 Ом/100м , Емкость - 4.59 нФ/100 м на частоте 1 кГц.
Таблица 6. Характеристики кабеля UTP
| Частота МГц | Затухание дБ/100м | NEXT, ДБ | Импеданс, Ом |
| 0.064 | - | - | 125+15 |
| 0.128 | - | - | 115+15 |
| 0.256 | - | - | 110+15 |
| 0.772 | 1.8 | 64 | 100+15 |
| 1.0 | 2.0 | 62 | 100+15 |
| 4.0 | 4.1 | 53 | 100+15 |
| 8.0 | 5.8 | 48 | 100+15 |
| 10.0 | 6.5 | 47 | 100+15 |
| 16.0 | 8.2 | 44 | 100+15 |
| 20.0 | 9.3 | 42 | 100+15 |
| 25.0 | 10.4 | 41 | 100+15 |
| 31.25 | 11.7 | 40 | 100+15 |
| 62.5 | 17.0 | 36 | 100+15 |
| 100 | 22.0 | 32 | 100+15 |
Все кабельное и кроссовое оборудование, применяемое в проекте, удовлетворяет требованиям категории 5e международного стандарта EIA/TIA-568A, а также требованиям Underwriters Laboratories (UL) США по электробезопасности и техническим характеристикам.
Требуемая среднее длина кабеля(Lcp) рассчитывается с использованием эмпирической формулы, исходя из предположения, что рабочие места распределены по обслуживаемой площади равномерно:
Lcp =(Lmax+Lmin)/2
где Lmin и Lmax – соответственно длины кабельной трассы от точки размещения кроссового оборудования до информационного разъема самого близкого и самого далекого рабочего места, посчитанные с учетом технологии прокладки кабеля, всех спусков, подъемов, поворотов и особенностей здания. При определении длины трасс необходимо добавить технологический запас величиной 10% от Lcp и запас Х для процедур разводки кабеля в распределительном узле и информационном разъеме; так что длина трасс L составит:
L= (1,1*Lcp+X)*N, где N – количество розеток.
Рассчитаем необходимое количество кабеля. Дробные значения округляем до целых.
Для 7-го этажа Lmin и Lmax равны соответственно 8 и 40 метров.
Lcp = (8+40)/2 = 24м.
L = (1,1*24+2)*200= 5680 метров кабеля.
Известно, что в бухте(катушке) 305 метров кабеля. Тогда для создания горизонтальной подсистемы необходимо 19 (5680/305=18,6) бухт, или 5795 метров кабеля (19*305=5795).
В проектируемой ЛВС количество модулей информационных розеток, которые предполагается использовать для обеспечения функционирования телефонной системы, совпадает с количеством розеточных модулей для подключения ЛВС. На основании этого в качестве коммутационного оборудования применим панели типа 110.
Подсистема управления включает в себя кроссовое оборудование для коммутации сигналов, передаваемых по медному кабелю. Подсистема управления включает в себя кроссовое оборудование для коммутации сигналов в главном кроссе.
Коммутация рабочих мест осуществляется при помощи специальных кросс-кабелей между этими панелями на главном кроссе (серверная). Применение такой схемы обеспечивает более безопасный метод коммутации активного оборудования.
В помещении серверной согласно выбранному оборудованию устанавливаются два закрытых 19” телекоммуникационных шкафа (стойки) высотой 42U, в которых разместятся:
18 патч-панелей 110-го типа на 24 порта каждая
18 горизонтальных кабельных органайзеров высотой 1U
12 вертикальных кабельных органайзеров
1 маршрутизатор Cisco 2621
2 коммутатора Allied Telesyn AT-8024M
6 концентраторов Allied Telesyn AT-3624TR
6 стоечных серверов HP ProLiant DL380 G3
1 стоечный стример (ленточный накопитель) HP 1/8 DLT VS80 Tape Autoloader
2 ИБП APC Smart-UPS RM 2U
Для коммутации шкаф укомплектовывается патч-кордами длиной 0,5, 1 и 1,5м.
Также в помещении серверной отдельно от телекоммуникационных шкафов устанавливается одна телефонная станция DEFINITY CSI, содержащая 1 блок цифровых линий на 24 порта, 3 блока аналоговых линий по 24 порта и плату звуковых сообщений, а для её подключения к сетевому оборудованию ЛВС используем монтажные шнуры в виде 25-парных кабелей с установленными на одном из концов разъемами TELCO. Длинна этих шнуров с учетом габаритов помещения серверной и места расположения кросса будет равна 5 метрам.
Для обеспечения надлежащего температурного режима в помещении серверной монтируется один кондиционер Astro TGL 30 мощностью охлаждения 5.3кВт.
Получившаяся топология ЛВС приведена в следующем чертеже:
Рис.15 Топология ЛВС
Для проведения операций резервного копирования информации будет использован сервер ARCServe производства фирмы CA. Резервное копирование проводится по следующей схеме:
Рис.16 Схема резервного копирования
Структурированная кабельная система, являющаяся единой транспортной средой для различных систем и объединяющая в себе ранее разрозненные сети, требует изменения существующих ранее принципов организации эксплуатации и технического обслуживания локальных, телефонных и прочих сетей.
Разработанный проект охватывает не только общую кабельную систему, но и интегрированную локальную и телефонную сеть, которую можно подразделить на следующие подсистемы:
кабельное хозяйство (структурированная кабельная система, система бесперебойного электроснабжения, система заземления)
главное активное оборудование (маршрутизатор, коммутаторы и концентраторы,)
основное вычислительное оборудование (серверы с дополнительным оборудованием, подключенным к ним)
периферийное активное оборудование (персональные компьютеры, телефонные аппараты и др.)
Основной задачей обслуживающего и ремонтно-технического персонала является устранение возникающих неисправностей в различных подсистемах. Эти функции обычно совмещались с другими обязанностями администратора, что приводило к сложности выполнения ремонтных работ в случае аврала.
В случае инсталляции структурированной кабельной системы высокое качество всех компонентов, тестирование всей кабельной системы на соответствие категории 5е после проведения инсталляции сводят к минимуму вероятность возникновения аварии в кабельном хозяйстве.
Расчет полезной пропускной способности сети.
Следует различать полезную и полную пропускную способность. Под полезной пропускной способностьюпонимается скорость передачи полезной информации, объем которой всегда несколько меньше полной передаваемой информации, так как каждый передаваемый кадр содержит служебную информацию, гарантирующую его правильную доставку адресату.
Рассчитаем теоретическую полезную пропускную способность Fast Ethernet без учета коллизий и задержек сигнала в сетевом оборудовании.
Отличие полезной пропускной способности от полной пропускной способности зависит от длины кадра. Так как доля служебной информации всегда одна и та же, то, чем меньше общий размер кадра, тем выше «накладные расходы». Служебная информация в кадрах Ethernet составляет 18 байт (без преамбулы и стартового байта), а размер поля данных кадра меняется от 46 до 1500 байт. Сам размер кадра меняется от 46 + 18 = 64 байт до 1500 + 18 = 1518 байт. Поэтому для кадра минимальной длины полезная информация составляет всего лишь 46 / 64 ≈ 0,72 от общей передаваемой информации, а для кадра максимальной длины 1500 / 1518 ≈ 0,99 от общей информации.
Чтобы рассчитать полезную пропускную способность сети для кадров максимального и минимального размера, необходимо учесть различную частоту следования кадров. Естественно, что, чем меньше размер кадров, тем больше таких кадров будет проходить по сети за единицу времени, перенося с собой большее количество служебной информации.
Так, для передачи кадра минимального размера, который вместе с преамбулой имеет длину 72 байта, или 576 бит, потребуется время, равное 576 bt, а если учесть межкадровый интервал в 96 bt то получим, что период следования кадров составит 672 bt. При скорости передачи в 100 Мбит/с это соответствует времени 6,72 мкс. Тогда частота следования кадров, то есть количество кадров, проходящих по сети за 1 секунду, составит 1/6,72 мкс ≈ 148810 кадр/с.
При передаче кадра максимального размера, который вместе с преамбулой имеет длину 1526 байт или 12208 бит, период следования составляет 12 208 bt + 96 bt = 12 304 bt, а частота кадров при скорости передачи 100 Мбит/с составит 1 / 123,04 мкс = 8127 кадр/с.
Зная частоту следования кадров f и размер полезной информации Vп в байтах, переносимой каждым кадром, нетрудно рассчитать полезную пропускную способность сети: Пп (бит/с) = Vп · 8 · f.
Для кадра минимальной длины (46 байт) теоретическая полезная пропускная способность равна
Ппт1 = 148 810 кадр/с = 54,76 Мбит/с,
что составляет лишь немногим больше половины от общей максимальной пропускной способности сети.
Для кадра максимального размера (1500 байт) полезная пропускная способность сети равна
Ппт2 = 8127 кадр/с = 97,52 Мбит/с.
Таким образом, в сети Fast Ethernet полезная пропускная способность может меняться в зависимости от размера передаваемых кадров от 54,76 до 97,52 Мбит/с.
Защита информации.
Исследование и анализ многочисленных случаев воздействий на информацию и несанкционированного доступа к ней показывают, что их можно разделить на случайные и преднамеренные.
Для создания средств защиты информации необходимо определить природу угроз, формы и пути их возможного проявления и осуществления в автоматизированной системе. Для решения поставленной задачи все многообразие угроз и путей их воздействия приводится к простейшим видам и формам, которые были бы адекватны их множеству в автоматизированной системе.
Исследование опыта проектирования, изготовления, испытаний и эксплуатации автоматизированных систем говорят о том, что информация в процессе ввода, хранения, обработки и передачи подвергается различным случайным воздействиям. Причинами таких воздействий могут быть:
отказы и сбои аппаратуры;
помехи на линии связи от воздействий внешней среды;
ошибки человека как звена системы;
системные и системотехнические ошибки разработчиков;
структурные, алгоритмические и программные ошибки;
аварийные ситуации;
другие воздействия.
Преднамеренные угрозы связаны с действиями человека, причинами которых могут быть определенное недовольство своей жизненной ситуацией, сугубо материальный интерес или простое развлечение с самоутверждением своих способностей, как у хакеров, и т.д.
Нет никаких сомнений, что нашей сети произойдут случайные или преднамеренные попытки взлома сети извне или попытки доступа к конфиденциальной информации изнутри. В связи с этим обстоятельством требуется тщательно предусмотреть защитные меры.
Принято различать пять основных средств защиты информации:
аппаратные
программные
криптографические
организационные
законодательные
Windows 2000 Advanced Server имеет средства обеспечения безопасности, встроенные в операционную систему. Это множество инструментальных средств для слежения за сетевой деятельностью и использованием сети. ОС позволяет просмотреть сервер и увидеть, какие ресурсы он использует; увидеть пользователей, подключенных к настоящему времени к серверу и увидеть, какие файлы у них открыты; проверить данные в журнале безопасности; записи в журнале событий; и указать, о каких ошибках администратор должен быть предупрежден, если они произойдут.
Windows 2000 обладает развитыми средствами шифрования (криптографии) данных с открытым ключом(ассиметричное шифрование). Это интегрированный набор служб и инструментов администрирования, предназначенных для создания, реализации и управления приложениями, использующими алгоритмы шифрования с открытым ключом.
Шифрование с открытым ключом отличается от традиционного шифрования с секретным ключом тем, что в последнем стороны обменивающиеся зашифрованными данными должны были знать общий секретный ключ (т.е. зашифровывающий и расшифровывающий ключ совпадали), а в шифровании с открытым ключом зашифровывающий и расшифровывающий ключ не совпадают. Шифрование информации является одностороннем процессом: открытые данные шифруются с помощью зашифровывающего ключа, однако с помощью того же ключа нельзя осуществить обратное преобразование и получить открытые данные. Для этого необходим расшифровывающий ключ, который связан с зашифровывающим ключом, но не совпадает с ним. Подобная технология шифрования предполагает, что каждый пользователь имеет в своем распоряжении пару ключей – открытый ключ (public key) и личный (или закрытый private key) ключ. Свободно распространяя открытый ключ, вы даете возможность другим пользователям посылать вам зашифрованные данные, которые могут быть расшифрованы с помощью известного только вам ключа. Наиболее яркими проявлениями преимуществ шифрования с открытым ключом являются такие технологии, как цифровые или электронные подписи, сертификаты подлинности, доменные политики безопасности и т.д.
Также Windows 2000 предоставляет возможность еще больше защитить зашифрованные файлы и папки на томах NTFS благодаря использованию шифрованной файловой системы EFS (Encrypting File System). При работе в среде Windows 2000 можно работать только с теми томами, на которые есть права доступа. При использовании шифрованной файловой системы EFS файлы и папки будут зашифрованы с помощью пары ключей. Любой пользователь, который захочет получить доступ к определенному файлу, должен обладать личным ключом, с помощью которого данные файла будут расшифровываться.
| Система с открытым ключом |
| Система с открытым ключом |
Рис.16 Реализация процедуры шифрования с открытым ключом.
Исходя из всего вышеперечисленного, мы видим, что встроенные программные средства безопасности и аудита Windows 2000 являются наиболее оптимальным решением для обеспечения необходимого уровня безопасности данных внутри сети, как с технической, так и с экономической сторон.
Для обеспечения безопасности сети от попыток проникновения извне в нашем проекте будет использован аппаратный комплекс межсетевого экран (IOS Firewall Feature Set) на базе устройства Cisco 2621 с использованием стандарта DES.
Стандарт шифрования данных DES (Data Encrypting Standard), который ANSI называет Алгоритмом шифрования данных DEA (Data Encrypting Algorithm), а ISO – DEA-1, за 20 лет стал мировым стандартом . За годы своего существования он выдержал натиск различных атак и при известных ограничениях все еще считается криптостойким.
DES представляет собой блочный шифр, шифрующий данный 64-битовыми блоками. С одного конца алгоритма вводиться 64-битовый блок открытого текста, а с другого конца выходит 64-битный блок шифротекста.
DES является симметричным алгоритмом: для шифрования и дешифрования используется одинаковые алгоритм и ключ (за исключением небольших различий в использовании ключа). Длина ключа равна 56 битам. (Ключ обычно представляется 64-битным числом, но каждый восьмой бит используеться для проверки четности и игнорируется.) Ключ, который может быть любым 56-битовым числом, можно изменить в любой момент времени. Криптостойкость полностью определяется ключом. Фундаментальным строительным блоком DES является комбинация подстановок и перестановок. DES состоит из 16 циклов (рис.17).
Рис.17 Циклы преобразования
В общем цикл преобразования представлен на рис.18. Если Li и Ri – левая и правая половины, полученные в результате i-й итерации, Ki – 48-битный ключ для цикла i, а f – функция, выполняющая все подстановки, перестановки и XOR с ключом, то один цикл преобразования можно представить как (Li, Ri) = (Ri-1, Li-1 (XOR) f(Ri-1, Ki)).
DES является шифром Фейстеля и сконструирован так, чтобы выполнялось полезное свойство: для шифрования и дешифрования используеться один и тот же алгоритм. Единственное отличие состоит в том, что ключи должны использоваться а обратном порядке.
То есть если при шифровании использовались ключи K1, K2, …,K16, то ключами дешифрования будут K16, K15, …, K1. Алгоритм использует только стандартную арифметику 64-битовых чисел и логические операции, поэтому легко реализуется на аппаратном уровне.
DES работает с 64-битовыми блоками открытого текста. После первоначальной перестановки блок разбивается на правую и левую половины длиной по 32 бита. Затем выполняются 16 преобразований (функция f), в которых данные объединяются с ключом. После шестнадцатого цикла правая и левая половины объединяються, и алгоритм завершается заключительной перестановкой (обратной по отношению к первоначальной). На каждом цикле (рис. 6) биты ключа сдвигаются, и затем из 56 битов ключа выбираются 48 битов. Правая половина данных увеличивается до 48 битов с помощью перестановки с расширением, объединяется посредством XOR с 48 битами смещенного и перестановленного ключа, проходит через S-блоков, образуя 32 новых бита, и переставляются снова. Эти четыре операции и выполняются функцией f.
Рис.18 Цикл преобразования
Затем результат функции f объединяется с левой половиной с помощью другого XOR. В итоге этих действий появляется новая правая половина, а старая становится новой левой половиной. Эти действия повторяются 16 раз, образуя 16 циклов DES.
Исходя из всего вышеперечисленного, я пришел к выводу, что встроенные аппаратные средства безопасности и шифрования на базе устройства Cisco 2621 с использованием стандарта DES отвечают мировым стандартам в области защиты информации, и соответственно являются прекрасным решением как для обеспечения безопасности ЛВС от попыток проникнуть извне, так и для обмена зашифрованной информацией между сетями.
Тестирование.
Завершающим этапом проекта является тестирование ЛВС и ее ввод в эксплуатацию.
Измерительное и тестирующее оборудование СКС на основе витой пары можно подразделить на три основные группы:
Сетевые анализаторы
Тестеры СКС
Обычные электрические тестеры или мультиметры
Для тестирования СКС в рамках дипломной работы нам понадобится тестер СКС для измерения затухания и NEXT электрических трактов передачи.
Рис.19 Тестер СКС
Затухание канала и базовой линии является суммой затуханий, вносимых всеми их составляющими элементами: горизонтальным кабелем, оконечными и коммутационными шнурами и разъемами. Максимально допустимое затухание А можно выразить следующим образом:
A = ΣAразъема + Aкабеля на 100м. *(Lкабеля + 1,2 * ΣLшнуров) / 100м.
Где
ΣAразъема – сумма максимально допустимых затуханий, вносимых всеми разъемами (см.табл.1). В канале может быть до четырех разъемов, в базовой линии всегда два разъема.
Aкабеля на 100м. – максимально допустимое затухание горизонтального кабеля на длине 100 м. (см.табл.2).
Lкабеля – фактическая длина горизонтального кабеля канала или базовой линии.
ΣLшнуров – фактическая сумма длин всех шнуров канала или базовой линии.
По окончанию тестирования мы убедились, что затухания и NEXT электрических трактов передачи находятся в пределе нормы.
Заключение.
В рамках дипломной работы мною был составлен проект локальной вычислительной сети (ЛВС) для ЗАО «Аплана Софтвер». ЛВС соответствует принятым международным стандартам (ANSI/TIA/EIA-568-A и ISO/IEC11801).
Настоящим проектом предусматривается обеспечение здания следующими системами:
внутренняя компьютерная и телефонная сети, объединенные в структурированную кабельную сеть СКС
маршрутизатор, коммутаторы и концентраторы локальной компьютерной сети,
серверы, рабочие станции и сетевые принтеры локальной компьютерной сети
система бесперебойного электропитания
система контроля микроклимата
система резервного копирования
Для построения сети передачи данных в проекте применяется топология одноточечного администрирования. Реализована топология типа «звезда» на основе витой пары категории 5е с центром в помещении серверной. Для получения наибольшей гибкости использования всей системы не существует разделения на сеть передачи данных и телефонную. В проекте предоставлены необходимые расчеты и чертежи, спецификация оборудования и материалов, необходимых для построения ЛВС. Кроме того, даны требования по монтажу, рекомендации по безопасности и эксплуатации системы.
Организационно-экономическая часть.
В данном дипломном проекте рассмотрены вопросы создания локальной вычислительной сети на базе СКС с использованием витой пары. Для реализации проекта использованы наиболее эффективные приемы и опыт создания СКС специалистами компании «АйТи», а также оборудование и технологии ведущих производителей, таких как Allied Telesyn, Cisco и Avaya. Проектируемая ЛВС рассчитана на бесперебойную работу и обеспечение доступа к ней до 200 пользователей одновременно.
Технико-экономическое обоснование целесообразности проектирования ЛВС.
На современном этапе развития и использования локальных вычислительных сетей (ЛВС) наиболее актуальное значение приобрели такие вопросы, как оценка производительности и качества локальных вычислительных сетей и их компонентов, оптимизация уже существующих или планируемых к созданию локальных вычислительных сетей. Сейчас, когда локальные вычислительные сети стали определяющим компонентом в информационной стратегии большинства организаций, недостаточное внимание к оценке мощности локальной вычислительной сети и ее планированию привело к тому, что сегодня для поддержки современных приложений в архитектуре клиент-сервер многие сети необходимо заново проектировать, а во многих случаях и заменять.
Производительность и пропускная способность локальной вычислительной сети определяется рядом факторов: выбором кабельной системы, серверов и рабочих станций, каналов связи, сетевого оборудования, сетевых операционных систем и операционных систем рабочих станций, серверов и их конфигураций, распределением файлов базы данных по серверам в сети, организацией распределенного вычислительного процесса, защиты, поддержания и восстановления работоспособности в ситуациях сбоев и отказов и т.п.
Реализация данного проекта, произведенная с учетом всех вышеперечисленных факторов, позволит сократить бумажный документооборот внутри компании, повысить производительность труда, сократить время на получение и обработку информации, выполнять точный и полный анализ данных, обеспечивать получение любых форм отчетов по итогам работы. Как следствие, образуются дополнительные временные ресурсы для разработки и реализации новых проектов. Таким образом, решится проблема окупаемости и рентабельности внедрения корпоративной сети.
Задачи разработки ЛВС и пути её решения представлены на рисунке 20 в виде «дерева целей».
Локальная Вычислительная Сеть ЗАО «Аплана Софтвер»
Структурированная Кабельная Система
ОС - Windows 2000
Скорость передачи 100 Мбит/с.
Использование кабеля витая пара категории 5е
Выбор топологии «звезда»
Применение единого пользовательского стандарта, установка серверов
Применение активное сетевого оборудования AT & Cisco
Повышение производительности труда за счет сокращения времени на получение и обработку информации, а также за счет сокращения документооборота.
Рис.20 Дерево целей создания ЛВС ЗАО «Аплана Софтвер»
Организационная часть.
Для работ, связанных с проектированием и монтажом ЛВС необходим коллектив конструкторов, рабочих и ИТР.
Состав конструкторской группы и должностные оклады.
Для выполнения поставленной задачи необходимо определить уровень новизны и сложности проекта и составить штатное расписание проектной группы.
Исходя из справочно-нормативной литературы, разработку ЛВС можно отнести к 3 категории сложности и к группе новизны “Б“ - конструирование, требующее экспериментальной проверки всех составных частей или технических решений и их взаимодействия в заданных параметрах.
Для выполнения полного объема работ (от подготовительного этапа до приема работы, см. табл.8) необходима проектная группа, представленная в таблице 7.
Таблица 7. Штатное расписание
| Категория работников | Кол-во работающих, чел. | Должностной оклад, руб./мес. |
| Ведущий инженер | 1 | 15000 |
| Инженер-конструктор 1-ой категории | 1 | 10000 |
| Техник 1-ой категории | 1 | 6000 |
| Итого: | 4 | 31000 |
Проектирование происходит в несколько этапов, в которых принимает участие не только состав конструкторской группы, но и монтажники, обеспечивающие монтаж витой пары.
Все этапы конструкторской работы (КР) приведены в таблице 8.
Таблица 8. Перечень основных этапов
| Этап | Содержание работ, входящих в этап | Вид отчетности по законченной работе | Кол-во исполнителей, чел. | Должность | Продолжительность работы, дни |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Подготовительный | 1.Ознакомление с заданием на проект 2.Подбор и изучение технической литературы | Пояснительная записка | 1 1 | Ведущий инженер Инженер-конструктор | 1 10 |
| Анализ требований | Написание ТЗ | Техническое задание | 1 | Ведущий инженер | 14 |
| Технический проект | 1.Оценка и подбор оборудования и комплектующих 2. Написание расчетов по проекту | Отчет по ТП | 1 1 | Ведущий инженер Инженер-конструктор | 14 16 |
| Монтаж | Монтаж кабеля и сетевого оборудования | Технологическая документация | 1 | Монтажник | 20 |
| Тестирование с-мы | Проверка с-мы на работоспособность | Акт тестирования | 1 | Техник 1-ой категории | 4 |
| Уточнение технической документации | 1.Корректировка тех.документации и оформление полного комплекта тех.документации | Комплект тех.документации | 1 | Инженер-конструктор | 5 |
| Прием работ | Оценка качества работ | Заключение экспертной комиссии | 1 1 | Ведущий инженер Инженер-конструктор | 1 2 |
| Итого: | 83 | ||||
Смета затрат на КР локальной вычислительной сети.
Принимая за основание данные, приведенные в таблице 8 рассчитаем смету затрат на КР по следующим статьям затрат:
1. Затраты на материалы (бумага A4 5 пачек – 400 руб.; лазерные диски DVD-RW 20 штук – 1500 руб.; техническая литература – 1100 руб.) составляют 3000 руб. Источником цен является официальный прайс-лист компании АйТи.
2. Расчет затрат на заработную плату ИТР (представлен в таблице 9)
Таблица 9. Расчет затрат на з/п ИТР
| Должность | Оклад, руб./мес. | Оплата, руб./день | Продолжительность работ, дни | Итого, руб. |
| Ведущий инженер | 15000 | 681,8 | 30 | 20454 |
| Инженер-конструктор 1-ой категории | 10000 | 454,5 | 43 | 19543 |
| Техник 1-ой категории | 6000 | 272,7 | 4 | 1090 |
| Итого по тарифу: | 41087 | |||
| Доплаты (40% от тарифа): | 16435 | |||
| Итого основная заработная плата: | 57522 | |||
| Дополнительная заработная плата (20% от основной): | 11504 | |||
| Единый социальный налог (35,6% от суммы основной и дополнительной з/п | 24573 | |||
3.Производственные командировки – 20% от основной заработной платы: 57522*0,2=11504 руб.
4.Контрагентские расходы – 25% от основной заработной платы: 57522*0,25= 14380 руб.
5.Прочие денежные расходы – 150% от основной заработной платы: 57522*1,5= 86283 руб.
Полученные данные сводим в итоговую таблицу 10
Таблица 10. Итоговая таблица
| № п/п | Затраты по элементам | Сумма, руб. |
| 1 | Материалы | 3000 |
| 2 | Заработная плата разработчиков (ИТР) | 57522 |
| 3 | Дополнительная заработная плата | 11504 |
| 4 | Единый социальный налог | 24573 |
| 5 | Производственные командировки | 11504 |
| 6 | Контрагентские расходы | 14380 |
| 7 | Прочие денежные расходы | 86283 |
| Итого: | 208766 | |
Экономическая часть.
В экономической части рассчитывается полная стоимость локальной вычислительной сети (ЛВС).
Затраты на основные и вспомогательные материалы.
Для монтажа ЛВС используются кабель витая пара категории 5е, короб, модульные розетки и оснастку Legrand.
Данные по ценам на эти материалы формируются в основном на договорной основе и обговариваются на подготовительном этапе. В таблице 11 приведен расчет затрат на основные и вспомогательные материалы, используемые при монтажной работе. Источником цен является официальный прайс-лист компании АйТи.
Таблица 11. Расчет затрат на основные и вспомогательные материалы, используемые при монтажной работе
| Наименование материала | Единицы измерения | Кол-во | Стоимость единицы, руб. | Общая стоимость материала, руб. |
| Витая пара кат. 5е | бухта | 19 | 1400 | 26600 |
| Короб Legrand 100x50 | шт. | 160 | 300 | 48000 |
| Модульные розетки Legrand (двойная) | шт. | 200 | 200 | 40000 |
| Итого: Основные материалы: Вспомогательные материалы (25% от основных): | 114600 | |||
| 28650 | ||||
| Итого за основные и вспомогательные материалы: | 143250 | |||
| Транспортно-заготовительные расходы (20% от суммы расходов на основные и вспомогательные материалы): | 28650 | |||
| Итого затраты на основные и вспомогательные материалы с учетом транспортно-заготовительных расходов: | 171900 | |||
Затраты на комплектующие изделия.
Затраты на комплектующие для ЛВС представлены в таблице 12. Источником цен является официальный прайс-лист компании АйТи.
Таблица 12. Затраты на комплектующие ЛВС
| Наименование комплектующих | Тип, марка | Кол-во | Стоимость единицы, руб. | Общая стоимость, руб. |
| Телекоммуникационный шкаф | LeG | 2 | 5000 | 10000 |
| патч-панель | type 110, 24 port | 18 | 1000 | 18000 |
| горизонтальный кабельный органайзер | LeG | 18 | 100 | 1800 |
| вертикальный кабельный органайзер | LeG | 12 | 80 | 960 |
| маршрутизатор | Cisco 2621 | 1 | 15400 | 15400 |
| коммутатор | Allied Telesyn AT-8024M | 2 | 4800 | 9600 |
| концентратор | Allied Telesyn AT-3624TR | 6 | 3200 | 19200 |
| сервер | HP ProLiant DL380 G3 | 6 | 17500 | 105000 |
| ленточный накопитель | HP 1/8 DLT VS80 Tape Autoloader | 1 | 10600 | 10600 |
| ИБП | APC Smart-UPS RM 2U | 2 | 12000 | 24000 |
| Итого: | 214560 | |||
| Транспортно-заготовительные расходы (20% от общей суммы): | 42912 | |||
| Всего: | 257472 | |||
Расчет заработной платы монтажников, занятых монтажом ЛВС.
Расчет заработной платы монтажников, занятых монтажом ЛВС, представлен в таблице 13.
Таблица 13. Расчет заработной платы монтажников
| Вид работы | Трудоемкость, час. | Часовая тарифная ставка, руб./час | Итого зарплата, руб. |
| Крепеж короба | 20 | 25 | 500 |
| Протяжка кабеля | 25 | 25 | 625 |
| Разводка розеток на местах | 15 | 25 | 375 |
| Разводка кросса в шкафу | 8 | 25 | 200 |
| Установка оборудования | 4 | 25 | 100 |
| Итого тарифная заработная плата: | 1800 | ||
| Доплата (50% от тарифной заработной платы): | 900 | ||
| Итого основная заработная плата: | 2700 | ||
| Дополнительная заработная плата (18% от основной зарплаты): | 486 | ||
| Основная и дополнительная заработная плата: | 3186 | ||
| Единый социальный налог (35,6 от основной и дополнительной з/п) | 1134 | ||
Расчет сметы затрат на монтаж ЛВС.
Результаты расчетов отдельных статей затрат, включаемых в стоимость монтажа ЛВС, представлены в таблице 14.
Таблица 14. Результаты расчетов отдельных статей затрат
| № п/п | Наименование статей затрат | Сумма, руб. |
| 1 | Основные и вспомогательные материалы | 171900 |
| 2 | Комплектующие изделия | 257472 |
| 3 | Основная заработная плата монтажников | 2700 |
| 4 | Дополнительная заработная плата монтажников | 486 |
| 5 | Единый социальный налог | 1134 |
| 6 | Общепроизводственные расходы (120% от основной заработной платы монтажников) | 3240 |
| Итого: | 436932 | |
Расчет общей сметы затрат на проектирование и монтаж ЛВС.
Общая смета затрат на проектирование и монтаж ЛВС рассчитывается по следующей формуле:
Зобщ. = Зокр. + Сполн.ЛВС
Зокр. = 208766 руб.
Сполн.ЛВС = 436932 руб.
Зобщ. = 208766 + 436932 = 645698 руб.
Расчет экономической эффективности проектируемой ЛВС.
По оценке зарубежных специалистов в области автоматизации управления, автоматизация работы служащих в условиях коммерческих предприятий с направлением работы в информационные технологии может сократить общие расходы на конторскую деятельность примерно на 25%. Однако, наиболее важной целью автоматизации работы служащих является повышение качества административных решений (качество вырабатываемой информации).
Источниками экономической эффективности, возникающей от применения компьютеров в ЛВС, являются:
уменьшение затрат на обработку единицы информации;
повышение точности расчетов;
увеличение скорости выполнения вычислительных и печатных работ;
способность автоматически собирать, запоминать и накапливать разрозненные данные;
систематическое ведение баз данных;
уменьшение объемов хранимой информации и стоимости хранения данных;
стандартизация ведения документов;
существенное уменьшение времени поиска необходимых данных;
улучшение доступа к архивам данных;
возможность использования вычислительных сетей при обращении к базам данных
При анализе эффективности ЛВС важно учитывать, что конечный эффект от их применения связан не только с возмещением затрат на покупку, монтаж и эксплуатацию оборудования, а, в первую очередь, за счет дополнительного улучшения качества принимаемых решений.
Экономическая эффективность информационных процессов определяется соотношением затрат на технические средства и на заработную плату работников с результатами их деятельности. Известен ряд подходов к определению основных составляющих эффекта информационной деятельности. В основу этих понятий положены понятия информационной продукции (различные виды информации), информационного эффекта, величины предотвращения потерь, общественно необходимого уровня информированности и другие.
Затраты на разработку, закупку комплектующих и монтаж ЛВС носят единовременный характер и при расчете эффективности учитываются вместе с дополнительными капитальными затратами.
При расчете может быть принята такая модель внедрения ЛВС - до внедрения проекта автоматизированные функции выполнялись программистами вручную (в этом случае эффект достигается за счет увеличения производительности труда, снижения численности программистов, снижения затрат на аренду помещений для размещения программистов; необходимо произвести полные затраты на приобретение комплекта технических средств).
Годовой экономический эффект: Э = Эг - Ен * Зобщ.
где Эг - годовой прирост прибыли после внедрения проекта,
Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (для автоматизированных систем управления и проектирования Ен=0.33. Ен=1/Тнок, Тнок - нормативный срок окупаемости капитальных вложений. Тнок в средства автоматики и вычислительной техники равен 3 года),
Зобщ. - полные единовременные затраты на создание запроектированной системы. Зобщ. = 645698 руб.
Эг = П2 - П1,
где П1, П2 - чистая годовая прибыль до (1) и после (2) внедрения разрабатываемой системы. Данные по прибыли взяты от официального источника в компании ЗАО «Аплана Софтвер».
Эг = 1200000/г – 650000/г = 550000 руб./г - годовой прирост прибыли после внедрения проекта.
Э = 550000 – 0,33 * 645698 = 550000 –213080= 336920 руб./год
Итак, в нашем случае срок полной окупаемости(Эполн.)ЛВС составит 1,91 года (Эполн. = Зобщ./ Э; Эполн. = 645698/336920 =1,91)
Исходя из такого срока окупаемости, можно сказать, что проект ЛВС экономически эффективен для данной компании.
Технико-экономические показатели.
Технико-экономические показатели представлены в таблице 15.
Таблица 15. Технико-экономические показатели
| Наименование показателей | Единицы измерений | Проект |
| Скорость передачи данных | Мбит/сек | 100 Мбит/сек |
| Топология | -//- | звезда |
| Среда передачи данных | -//- | Витая пара (медь) |
| Сетевая ОС | -//- | Microsoft Windows 2000 |
| Общая смета затрат на проектирование и монтаж ЛВС (Зобщ.) | руб. | 645698 |
| Стоимость кабеля и проведенных с ним работ (Зкаб.общ.=Зкаб.+Зпротяж.кабеля+Зкреп.короба) | руб. | 27725 |
| Стоимость комплектующих для ЛВС | руб. | 257472 |
| Срок окупаемости ЛВС | год | 1,91 |
Выводы.
В данном разделе были рассмотрены вопросы, посвященные экономической целесообразности внедрения ЛВС.
Реализация данного проекта позволит сократить бумажный документооборот внутри компании, повысить производительность труда, сократить время на получение и обработку информации, выполнять точный и полный анализ данных, обеспечивать получение любых форм отчетов по итогам работы. Как следствие, образуются дополнительные временные ресурсы для разработки и реализации новых проектов. Также, данная ЛВС не требует дополнительных затрат на добавочные комплектующие при эксплуатации, а гарантированный срок её работы составляет 10 лет. Таким образом, решится проблема окупаемости и рентабельности внедрения корпоративной сети.
Безопасность и экологичность проектных решений.
Цель и решаемые задачи.
В данном дипломном проекте решаются вопросы создания и эксплуатации локальной вычислительной сети ЗАО «Аплана Софтвер»(группа компаний «АйТи»). При работе в сети ПЭВМ играет основную роль. Поэтому целесообразно рассмотреть вопросы, связанные с обеспечением безопасности труда и сохранением работоспособности персонала именно при работе с ПЭВМ. В данном разделе будут освещены воздействия вредных и опасных факторов производственной среды электромагнитных полей, статического электричества; недостаточно удовлетворительных метеорологических условий, недостаточной освещенности и психо-эмоционального напряжения. Также будут приведены пути решения этих проблем, стандарты и рекомендации по нормированию.
Опасные и вредные факторы при работе с ПЭВМ.
При работе с ПЭВМ могут возникнуть потенциально опасные и вредные факторы, воздействие которых на организм человека может принести ему вред и привести к травматизму.
Основные факторы с местом их возникновения и нормами изложены в ГОСТ 12.1.003-74/80 и сведены в таблицу 16.
Таблица 16. Основные опасные и вредные факторы.
| N | Наименование фактора | Место появления | ПДУ, ПДК | Возможные последствия |
| 1 | Повышенное значение напряжения электрической цепи | Рабочее место оператора, помещение | ГОСТ 12.1.038-82. При длительном воздействии (более 1с). В аварийном режиме Uпр≤36В переменного тока | Электротравма |
| 2 | Электрическая дуга | Распределительный щит | ГОСТ 12.2.007.3-75 ГОСТ 12.2.007.4-75 ГОСТ 12.1.004-85 | Ожоги, пожар |
| 3 | Повышенная напряженность электрического поля и электромагнитного излучения | Электроустановки: 220В., помещение | ГОСТ 12.1.002-84 ГОСТ 12.1.006-84 Время воздействия: 5 КВ/м-8 часов, 20..25 КВ/м-10 мин., ПДУ при частоте 60 КГц-3МГц, 50 В/м. | Профессиональные заболевания, электротравмы, пожары |
| 4 | Повышенный уровень статического электричества | Рабочее место, электроустановки | ГОСТ 12.1.004-85 ГОСТ 12.1.010-76 ГОСТ 12.1.018-86 ГОСТ 12.4.124-83 ГОСТ 12.1.045-84 ПДУ 60КВ/м/час | Пожар, взрыв, электрический удар |
| 5 | Повышенная или пониженная температура воздуха, влажность, подвижность воздуха рабочей зоны | Рабочее место, помещение | ГОСТ 12.1.005-88, СН-4088-86, Т=20..24С, влажность 40..60%, скорость воздуха менее 0.1 м/с СанПиН 2.2.4.548-96 | Перегрев или переохлаждение организма |
| 6 | Недостаточная освещенность рабочей зоны | Помещение | СНиП 23-05-95, Е=300 Лк | Утомляемость, дискомфорт, опасность травматизма, ухудшение зрения |
| 7 | Повышенный уровень шума | Рабочее место | ГОСТ 12.1.003-88 Уровень по полосам частот: менее 75 Дб. | Нервно-психическая перегрузка, заболевания органов слуха |
| 8 | Монотонность труда | Рабочее место | ГОСТ 12.1.003-80 | Нервно-психическая перегрузка |
Характеристика объекта исследования.
Основным средством при эксплуатации локальной вычислительной сети ЗАО «Аплана Софтвер» является ПЭВМ типа IBM PC AT (общее количестве - 200 ПЭВМ) оснащенная монитором SVGA, которая, в данном случае, является основным источником негативного воздействия на здоровье человека.
Следовательно, основным объектом исследования следует выбрать именно процесс и средства взаимодействия оператора с ПЭВМ. Также следует обратить внимание на безопасность и экологичность данного устройства и факторы, воздействующие на организм человека, возникшие в процессе эксплуатации ПЭВМ, периферийных устройств и другой оргтехники, находящейся в помещениях ЗАО «Аплана Софтвер». В нашем случае опасными факторами воздействия являются воздействия ЭМП, рентгеновского излучения, и т.д. К тому же необходимо осветить конструктивные эргономические решения, такие, как необходимая подвижность корпуса, отсутствие источников бликов и нормативные параметры рабочего места. И наконец, следует обратить внимание на визуальные особенности дизайна, которые уменьшают общее и зрительное напряжение.
Следует также учесть возможность возникновения чрезвычайных ситуаций, например, пожара.
Мероприятия по безопасности труда и сохранению работоспособности. Обеспечение требований эргономики и технической эстетики. Планировка помещения, размещение оборудования
Планировка и размещение рабочих мест должны отвечать гигиеническим требованиям(2.2.2.542-96).
Помещения для ПЭВМ, в том числе помещения для работы с дисплеями, размещать в подвалах не допускается. Дверные проходы внутренних помещений вычислительных центров должны быть без порогов. При разных уровнях пола соседних помещений и местах перехода должны быть устроены наклонные плоскости ( пандусы) с углом наклона не более 30°.
ПЭВМ устанавливаются и размещаются в соответствии с требованиями технических условий заводов-изготовителей. Минимальная ширина проходов с передней стороны пультов и панелей управления оборудования ПЭВМ при однородном его расположении должна быть не менее 1 м от стен, рабочие места с дисплеями должны располагаться между собой на расстоянии не мене 1,5 м. Площадь помещений для операторов из расчета 1 человека следует предусматривать не менее 6,0 м кв., кубатуру не менее 20 м.куб.
Влияние вредных электромагнитных излучений уменьшается за счет удаления их источников от оператора и установкой защитного экрана на монитор ПЭВМ.
Влияние загазованности, запыленности и вредных паров, выделяемых изоляцией установки устраняется за счет правильного размещения оборудования, обеспечивающего хорошую естественную вентиляцию.
Рассчитаем удельную площадь (Пуд.) и объем (Vуд.) помещения, приходящегося на одного человека по формуле:
и 
где
и 
- соответственно площадь и объем помещения;
и 
- соответственно площадь и объем, занятые крупногабаритным оборудованием и мебелью; 
- число человек, одновременно работающих в помещениях.
м2 и 
м3 По нормативным требованиям площадь помещений для работников следует предусматривать величиной 6,0 кв. м, кубатуру - не менее 19,5 куб. м из расчета на одного человека с учетом максимального числа одновременно работающих в смену. Нормативные требования сходятся с нашими расчетами.
Эргономические решения по организации рабочего места пользователей ПЭВМ.
Для сохранения работоспособности и предупреждения развития заболеваний опорно-двигательного аппарата пользователей ПЭВМ необходимо организовать для них рабочие места, отвечающие требованиям ГОСТ 12.2.032-78.
Для выполнения этих требований отразим на рисунках и приведем конструктивные особенности устанавливаемых рабочих столов и стульев (кресел), обеспечивающих возможность индивидуальной регулировки соответственно росту работающих и создания для них удобной позы.
При правильной организации рабочего места производительность труда инженера возрастает с 8 до 20 процентов.
Согласно ГОСТ 12.2.032-78 конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов должно соответствовать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Большое значение имеет также характер работы. В частности, при организации рабочего места пользователя ПЭВМ должны быть соблюдены следующие основные условия:
оптимальное размещение оборудования, входящего в состав рабочего места;
достаточное рабочее пространство, позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения;
необходимо естественное и искусственное освещение для выполнения поставленных задач;
уровень акустического шума не должен превышать допустимого значения.
Главными элементами рабочего места пользователя являются письменный стол и кресло. Основным рабочим положением является положение сидя. Рабочее место для выполнения работ в положении сидя организуется в соответствии с ГОСТ 12.2.032-78.
Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление пользователя ПЭВМ. Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок и постоянство размещения предметов, средств труда и документации. То, что требуется для выполнения работ чаще, расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства.
Моторное поле - пространство рабочего места, в котором могут осуществляться двигательные действия человека.
Максимальная зона досягаемости рук - это часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми максимально вытянутыми руками при движении их в плечевом суставе.
Оптимальная зона - часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой в точке локтя и с относительно неподвижным плечом.
Рис.20 Зоны досягаемости рук в горизонтальной плоскости.
Зоны досягаемости рук в горизонтальной плоскости.
а - зона максимальной досягаемости;
б - зона досягаемости пальцев при вытянутой руке;
в - зона легкой досягаемости ладони;
г - оптимальное пространство для грубой ручной работы;
д - оптимальное пространство для тонкой ручной работы.
Рассмотрим оптимальное размещение предметов труда и документации в зонах досягаемости рук:
МОНИТОР размещается в зоне а (в центре);
КЛАВИАТУРА - в зоне г/д;
СИСТЕМНЫЙ БЛОК размещается в зоне б (слева);
ПРИНТЕР находится в зоне а (справа);
ДОКУМЕНТАЦИЯ
1) в зоне легкой досягаемости ладони - в (слева) - литература и документация, необходимая при работе;
2) в выдвижных ящиках стола - литература, неиспользуемая постоянно.
При проектировании письменного стола следует учитывать следующее:
высота стола должна быть выбрана с учетом возможности сидеть свободно, в удобной позе, при необходимости опираясь на подлокотники;
нижняя часть стола должна быть сконструирована так, чтобы пользователь ПЭВМ мог удобно сидеть, не был вынужден поджимать ноги;
поверхность стола должна обладать свойствами, исключающими появление бликов в поле зрения программиста;
конструкция стола должна предусматривать наличие выдвижных ящиков (не менее 3 для хранения документации, листингов, канцелярских принадлежностей, личных вещей).
Параметры рабочего места выбираются в соответствии с антропометрическими характеристиками. При использовании этих данных в расчетах следует исходить из максимальных антропометрических характеристик (М+2).
При работе в положении сидя рекомендуются следующие параметры рабочего пространства:
ширина не менее 700 мм;
глубина не менее 400 мм;
высота рабочей поверхности стола над полом 700-750 мм.
Оптимальными размерами стола являются:
высота 710 мм;
длина стола 1300 мм;
ширина стола 650 мм.
Поверхность для письма должна иметь не менее 40 мм в глубину и не менее 600 мм в ширину.
Под рабочей поверхностью должно быть предусмотрено пространство для ног:
высота не менее 600 мм;
ширина не менее 500 мм;
глубина не менее 400 мм.
Важным элементом рабочего места пользователя ПЭВМ является кресло. Оно выполняется в соответствии с ГОСТ 21.889-76. При проектировании кресла исходят из того, что при любом рабочем положении пользователя его поза должна быть физиологически правильно обоснованной, т.е. положение частей тела должно быть оптимальным. Для удовлетворения требований физиологии, вытекающих из анализа положения тела человека в положении сидя, конструкция рабочего сидения должна удовлетворять следующим основным требованиям:
допускать возможность изменения положения тела, т.е. обеспечивать свободное перемещение корпуса и конечностей тела друг относительно друга;
допускать регулирование высоты в зависимости от роста работающего человека ( в пределах от 400 до 550 мм );
радиус кривизны в горизонтальной плоскости 400мм,
угол наклона спинки должен изменяться в пределах 90-110 град. к плоскости сидения.
Исходя из вышесказанного, приведем параметры стола пользователя ПЭВМ:
высота стола 710 мм;
длина стола 1300 мм;
ширина стола 650 мм;
глубина стола 400 мм.
Поверхность для письма:
в глубину 40 мм;
в ширину 600 мм.
Важным моментом является также рациональное размещение на рабочем месте документации, канцелярских принадлежностей, что должно обеспечить пользователю ПЭВМ удобную рабочую позу, наиболее экономичные движения и минимальные траектории перемещения работающего и предмета труда на данном рабочем месте.
Цветовое оформление помещения.
Решения, относящиеся к области технической эстетики, должны быть основаны на рекомендациях СН-181-70 по цветовому оформлению помещения. При выборе цветового оформления помещения необходимо учесть психофизиологическое влияние цвета на центральную нервную систему и орган зрения человека, оптико-физическое воздействие, основанное на отражающей способности цвета и эстетическое восприятие, обусловленное гармоничным сочетанием разных цветов.
При цветовом оформлении помещения необходимо учесть ориентацию окон в отношении сторон света и характер искусственного освещения. Если окна ориентированы на юг, стены целесообразно иметь зеленовато-голубого или светло-голубого цвета, а пол зеленый. Если на север - стены светло-оранжевые или оранжево-желтые, а пол красновато-оранжевый, если на восток - стены желтовато-зеленые, а пол - зеленый или красновато-оранжевый, если на запад - стены – светло-желтые или голубовато-зеленые, а пол зеленый или красновато-оранжевый. Потолки во всех помещениях должны быть белого цвета. Параметры цветового оформления помещений приведены в таблице 17:
Таблица 17. Параметры цветового оформления помещений
| Ориентация окон помещений | Наименование цвета (поверхности) | Характеристика цветов | N образца | ||
| длина волны, нм | чистота | коэффи- | |||
| Юг | Зеленовато-голубой (стены) | 498 ± 5 | 8 ± 10 | 69 ± 7 | 10,0 |
| Светло-голубой (стены) | 485 ± 5 | 7 ± 10 | 64 ± 7 | 11,4 | |
| Зеленый (пол) | 550 ± 5 | 30 ± 10 | 29 ± 7 | 7,1 | |
| Север | Светло-оранжевый (стены) | 587 ± 5 | 24 ± 10 | 71 ± 7 | 4,5 |
| Оранжево-желтый (стены) | 581 ± 5 | 37 ± 10 | 67 ± 7 | 22,4 | |
| Красновато-оранжевый (пол) | 600 ± 7 | 50 ± 5 | 10 ± 7 | 18,1 | |
| Восток | Желтовато-зеленый (стены) | 559 ± 5 | 138 ± 10 | 67 ± 7 | 6,5 |
| Зеленый (пол) | 550 ± 5 | 30 ± 10 | 29 ± 7 | 7,1 | |
| Красновато-оранжевый (пол) | 600 ± 7 | 50 ± 5 | 10 ± 7 | 18,1 | |
| Запад | Светло-желтый (стены) | 572 ± 5 | 47 ± 10 | 70 ± 7 | 5,4 |
| Голубовато-зеленый (стены) | 515 ± 5 | 10 ± 5 | 67 ± 7 | 9,4 | |
| Зеленый (пол) | 550 ± 5 | 30 ± 10 | 29 ± 7 | 7,1 | |
| Красновато-оранжевый (пол) | 600 ± 7 | 50 ± 5 | 10 ± 7 | 18,1 | |
Подбор цветов необходимо производить в соответствии с принятым наименованием цветов. Малонасыщенные цвета должны применяться для окраски больших полей (потолки, стены, рабочие поверхности); средненасыщенные (вспомогательные) - для небольших поверхностей или участков, редко попадающих в поле зрения работающих, а также для создания контрастов; насыщенные - для малых по площади поверхностей (в качестве функциональной окраски).
При цветовом оформлении помещений необходимо учитывать климатические особенности района, где расположено здание, ориентацию окон помещений со сторонами света.
Выбор образцов цвета для отделочных материалов и изделий следует осуществлять с учетом фактуры: поверхности в помещениях должны иметь матовую и полуматовую фактуру для исключения попадания отраженных бликов в глаза работающего.
Обеспечение оптимальных параметров воздуха зон. Нормирование параметров микроклимата.
Для легкой категории работ представим в виде таблицы сравнения с фактическими нормативными параметрами параметры температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха:
Таблица 18. Оптимальные нормы микроклимата в помещении
| Период года | Категория работ | Температура воздуха,гр.С не более | Относительная влажность воздуха, % | Скорость движения воздуха, м/с |
| Холодный | легкая-1а | 22-24 | 40-60 | 0,1 |
| Теплый | легкая-1а | 23-25 | 40-60 | 0,1 |
Таблица 19. Фактические параметры микроклимата в помещении
| Период года | Категория работ | Температура воздуха,гр.С | Относительная влажность воздуха, % | Скорость движения воздуха, м/с |
| Холодный | легкая-1а | 22 | 45 | 0,1 |
| Теплый | легкая-1а | 23 | 55 | 0,1 |
Из таблиц мы видим, что фактические параметры микроклимата в помещении соответствуют нормативным.
Нормирование уровней вредных химических веществ.
Источниками загрязнения помещения являются вредные вещества внешней среды и более ста соединений, выделяющихся из строительных материалов здания, мебели, одежды, обуви и биоактивные соединения(антропотоксины) самого человека.
Рассматривая загрязнение помещения вредными веществами внешней среды, надо прежде всего учитывать местоположение здания, в нашем случае это место вблизи автострады. Наиболее частыми загрязнителями, попадающими из внешней среды в помещение, являются оксид углерода, диоксид азота, диоксид серы, свинец, пыль, сажа и др.
Строительные конструкции являются источниками поступления в помещение главным образом радона и торона, при этом наиболее высокая концентрация создается в домах из бетонных конструкций при плохом проветривании.
Мебель, одежда и обувь выделяют пыль с содержанием минерального волокна, углеводороды, полиэфирные смолы и другие соединения. Из биоактивных соединений наиболее значимы диоксид углерода, сероводород и др.
К наиболее опасным загрязнителям помещения относятся продукты курения, концентрация которых при наличии курящих людей в десятки раз выше, чем в их отсутствии.
В таблице приведем возможный состав вредных веществ в анализируемом помещении с указанием их предельно допустимых концентраций:
Таблица 20. Характеристика вредных веществ, содержащихся в воздухе помещения (ГОСТ 12.1.005-88 и ГН 2.2.5.686-98)
| Вредные вещества | ПДК, мг/м3 | Класс опасности | Действие на человека |
| 1. Внешние источники (от автострады) | |||
| Оксид углерода | 20 | 4 | Блокирует гемоглобин, нарушает тканевое дыхание |
| Диоксид азота | 5 | 2 | Наркотическое действие, действие на кровеносную систему |
| Свинец (выхлопы автомобилей) | 0,01/0,0070 | 1 | Общетоксическое, канцерогенное |
| Пыль (сажа) | 4 | 4 | Раздражающее, канцерогенное |
| 2. Строительные материалы (бетонные конструкции) | |||
| Радон, торон, полоний, уран | 0,015 | 1 | Канцерогенное, общетоксическое |
| 3. Мебель, одежда, обувь | |||
| 4. фенопласты | 6 | 3 | Общетоксическое, аллергическое, канцерогенное |
| Полиэфирный лак | 6 | 2 | |
| Капролактам | 10 | 3 | |
| Формальдегид | 05 | 9 | |
| Бензол | 5 | 2 | |
| Пыль растительного и животного происхождения | 2-6 | 4 | |
| 5. Антропоксины | |||
| Диоксид углерода | 10 | 2 | Раздражающее, действует на ЦНС |
| Сероводород | 3 | 3 | |
| Микробы | Общетоксическое | ||
| Клещи | Аллергическое | ||
| 6. Продукты курения | |||
| Никотин | 10 | 3 | Наркотическое |
В помещении имеется приточно-вытяжная вентиляция.
Нормирование уровней аэроионизации.
Основное применение ионизаторов - создание в помещениях оптимальной концентрации отрицательно заряженных аэроионов, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности. Лишенный аэроионов воздух - "мертвый", ухудшает здоровье и ведет к заболеваниям.
В таблице приведем согласно СанПиН 2.2.2.542-96 уровни положительных и отрицательных аэроионов в воздухе помещения:
Таблица 21. Уровни ионизации воздуха помещений при работе на ВДТ и ПЭВМ
| Уровни | Число ионов в 1 см. куб. воздуха | |
| n+ | n- | |
| Минимально необходимые | 400 | 600 |
| Оптимальные | 1500-3000 | 3000-5000 |
| Максимально допустимые | 50000 | 50000 |
Расчет приточно-вытяжной вентиляции.
Системы кондиционирования следует устанавливать так, чтобы ни теплый, ни холодный воздух не направлялся на людей. В помещениях рекомендуется создавать динамический климат с определенными перепадами показателей. Температура воздуха у поверхности пола и на уровне головы не должна отличаться более чем на 5 градусов. В помещениях помимо естественной вентиляции предусматривают приточно-вытяжную вентиляцию. Основным параметром, определяющим характеристики вентиляционной системы, является кратность обмена, т.е. сколько раз в час сменится воздух в помещении.
Расчет для помещения
Vвент - объем воздуха, необходимый для обмена;
Vпом - объем рабочего помещения.
Для расчета примем следующие размеры рабочего помещения:
длина В = 8м.
ширина А = 6м.
высота Н = 3,5м.
Соответственно объем помещения равен:
V помещения = А В H =168 м3
Необходимый для обмена объем воздуха Vвент определим исходя из уравнения теплового баланса:
Vвент С( tуход - tприход ) Y = 3600 Qизбыт
Qизбыт - избыточная теплота (Вт);
С = 1000 - удельная теплопроводность воздуха (Дж/кгК);
Y = 1.2 - плотность воздуха (мг/см).
Температура уходящего воздуха определяется по формуле:
tуход = tр.м. + ( Н - 2 )t , где
t = 1-5 градусов - превышение t на 1м высоты помещения;
tр.м.= 25 градусов - температура на рабочем месте;
Н = 4.2 м - высота помещения;
tприход= 18 градусов.
tуход = 25 + ( 3,5 - 2 ) 2 = 28
Qизбыт = Qизб.1 + Qизб.2 + Qизб.3 , где
Qизб. - избыток тепла от электрооборудования и освещения.
Qизб.1 = Е р , где
Е - коэффициент потерь электроэнергии на топлоотвод ( Е=0.55 для освещения);
р - мощность, р = 40 Вт 14 = 560 Вт.
Qизб.1 = 0.55 * 560=308 Вт
Qизб.2 - теплопоступление от солнечной радиации,
Qизб.2 =m S k Qc , где
m - число окон, примем m = 4;
S - площадь окна, S = 2.3 * 2 = 4,6 м2.
k - коэффициент, учитывающий остекление. Для двойного остекления
k = 0.6;
Qc = 127 Вт/м - теплопоступление от окон.
Qизб.2 = 4 * 4,6 * 0,6 * 127 = 1402 Вт
Qизб.3- тепловыделения людей
Qизб.3 = n q, где
q = 80 Вт/чел. , n - число людей, например, n = 15
Qизб.3 = 15 * 80 = 1200 Вт
Qизбыт = 308 +1402 + 1200 = 2910 Вт
Из уравнения теплового баланса следует:
Vвент 
м3
К = 1048/186 = 6,2
Оптимальным вариантом является кондиционирование воздуха, т.е. автоматическое поддержание его состояния в помещении в соответствии с определенными требованиями (заданная температура, влажность, подвижность воздуха) независимо от изменения состояния наружного воздуха и условий в самом помещении.
Создание рационального освещения.
Рациональное освещение в помещении, предназначенном для работы с ПЭВМ создается при наличии как естественного, так и искусственного освещения.
Недостаточное освещение приводит к сильному напряжению глаз, быстрой утомляемости, близорукости, снижению качества работы, увеличению брака. Яркое освещение раздражает сетчатку глаза, ослепляет, глаза быстро устают, растёт производственный травматизм.
В данном дипломном проекте необходимо привести фактические уровни освещенности в сопоставлении с нормируемыми (табл.22) и создать оптимальную систему искусственного освещения помещения. В соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96 освещенность на поверхности стола должно быть 300-500лк. Местное освещение не должно увеличивать освещенность экрана более 300лк.
Таблица 22. Уровни освещенности на рабочих местах в сопоставлении с нормативными значениями (СниП 23.05-95).
| Характерис-тика зрительной работы | Наи-мень- ший или экви-вален-тный раз-мер объек- та разли-чения, мм | Разряд зри- тель-ной рабо-ты | Под-разряд зри-тель- ной рабо-ты | Конт-раст объекта с фоном | Харак-терис- тика фона | Искусственное освещение | Совмещенное освещение | ||||
| Освещенность, лк | Сочетание нормируемых | КЕО, еН, % | |||||||||
| при системе комбиниро-ванного освещения | при сис-теме обще-го осве- | величин показателя ослеплен-ности и коэффициен-та пульсации | при боковом освещении | ||||||||
| всего | в том числе от обще-го | щения | Р | Кп, % | |||||||
| Средняя точность | 0,5-1,0 | IV | а | Малый | Темный | 750 | 200 | 300 | 40 | 20 | 1,5 |
Расчет искусственной освещенности помещения.
Для создания нормальных условий, на рабочем месте проводят нормирование освещенности в зависимости от размеров объекта различения, контраста объекта с фоном. Определение нормированной освещенности ведется по разрядам и подразрядам выполняемых работ. Для работ, выполняемых операторам, отводится четвертый разряд и подразряд “Б”. Минимальное значение нормированной освещенности согласно СНиП 23-05-95 Emin=200Лк для общей системы освещения.
Для расчета общего освещения воспользуемся методом коэффициента использования светового потока. Расчетная формула для вычисления светового потока для создания нужного освещения:
, где Енор - нормируемая минимальная освещенность 200Лк;
Кз - коэффициент запаса, учитывающий запыленность светильников и износ источников света в процессе эксплуатации;
S - освещаемая площадь;
z - коэффициент неравномерности освещенности (отношение средней освещенности к минимальной) = 1,1;
q - коэффициент использования потока;
f - коэффициент затемнения, принимается равным 0,9.
Кз = 1,5 при условии чистки светильников не реже четырех раз в год
длина помещения А=8м.
ширина помещения В=6м.
высота Нпом=3,5м.
высота подвеса светильников над рабочей поверхностью h=3м.
Определяем индекс помещения:
Коэффициенты отражения стен и потолка примем равными Rст=30, Rп=50.
Для индекса i=1, коэффициентов Rст=30, Rп=50, коэффициент использования q=0,28.
Следовательно, получаем:
Выбираем в качестве источника света люминесцентную лампу ЛБ - 65, которая имеет номинальное значение светового потока 4800Лм. Тогда для создания необходимого светового потока (уровня освещенности) потребуется.
Так как в светильнике стоит по две лампы, то необходимо 7 светильников(примем число 8 для удобства), расположенных в два ряда (по четыре в каждом).
Эффективность осветительной установки определяют также и качественные показатели освещенности: цветопередача, пульсация освещенности, показатель ослепляемости, равномерность распределения яркости. индексом цветопередачи 50-55 и цветовой температурой 3500-3600К (невысокие требования к цветоразличению). Таким характеристикам соответствуют лампы типа ЛБ.
Допустимая пульсация освещенности регламентируется в СНиП 23-05-95 коэффициентом пульсации. Для 4-го разряда зрительной работы его значение не должно превышать 20%. Поэтому лампы типа ЛБ необходимо включать по схеме с искусственным сдвигом фаз для снижения коэффициента пульсации с 24% до 10,5%.
Слепящее действие светильников регламентируется в СНиП 23-05-95 максимально допустимым значением показателем ослеплённости. Для 4-го разряда зрительной работы его значение не должно превышать 40.
Равномерность распределения яркости характеризуется отношением максимальной освещенности к минимальной. Это отношение не должно превышать 3 согласно СНиП 23-05-95 для 4-го разряда зрительной работы.
Цветопередача определяет влияние спектрального состава излучения искусственного источника света на воспринимаемый цвет объектов по сравнению с цветом этих объектов, при освещении этих объектов стандартным источником света. Оценка цветопередачи источника производится по цветовой температуре и индексу цветопередачи. Согласно СНиП 23-05-95 при освещенности 300Лк и более рекомендуется источник света с индексом цветопередачи 50-55 и цветовой температурой 3500-3600К (невысокие требования к цветоразличению). Таким характеристикам соответствуют лампы типа ЛБ.
Допустимая пульсация освещенности регламентируется в СНиП 23-05-95 коэффициентом пульсации. Для 4-го разряда зрительной работы его значение не должно превышать 20%. Поэтому лампы типа ЛБ необходимо включать по схеме с искусственным сдвигом фаз для снижения коэффициента пульсации с 24% до 10,5%.
Слепящее действие светильников регламентируется в СНиП 23-05-95 максимально допустимым значением показателем ослеплённости. Для 4-го разряда зрительной работы его значение не должно превышать 40.
Равномерность распределения яркости характеризуется отношением максимальной освещенности к минимальной. Это отношение не должно превышать 3 согласно СНиП 23-05-95 для 4-го разряда зрительной работы.
Защита от шума.
На рабочем месте пользователя ПЭВМ источниками шума, как правило разговаривающие люди, внешний шум и отчасти - компьютер, принтер, вентиляционное оборудование. Они издают довольно незначительный шум, поэтому в помещении достаточно использовать звукопоглощение.
Приведем показатели нормируемых уровней шума в таблице.
Таблица 23. Нормируемые уровни звукового давления и звуки на рабочих местах
| Уровень звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц | Уровни звука и эквивалентные уровни звука, ДБ | |||||||
| 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | |
| 71 | 61 | 54 | 49 | 45 | 42 | 40 | 38 | 50 |
Приведем методы защиты от шума. Строительно-акустические методы защиты от шума предусмотрены строительными нормами и правилами (СНиП-II-12-77) это:
звукоизоляция ограждающих конструкции, уплотнение по периметру притворов окон и дверей;
звукопоглощающие конструкции и экраны;
глушители шума, звукопоглощающие облицовки.
Уменьшение шума, проникающего в помещение извне, достигается уплотнением по периметру притворов окон и дверей. Под звукопоглощением понимают свойство акустически обработанных поверхностей уменьшать интенсивность отраженных ими волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую. Звукопоглощение является достаточно эффективным мероприятием по уменьшению шума. Наиболее выраженными звукопоглощающими свойствами обладают волокнисто-пористые материалы: фибролитовые плиты, стекловолокно, минеральная вата, полиуретановый поропласт, пористый поливинилхлорид и др. К звукопоглощающим материалам относятся лишь те, коэффициент звукопоглощения которых не ниже 0.2.
Звукопоглощающие облицовки из указанных материалов (например, маты из супертонкого стекловолокна с оболочкой из стеклоткани нужно разместить на потолке и верхних частях стен). Максимальное звукопоглощение будет достигнуто при облицовке не менее 60% общей площади ограждающих поверхностей помещения.
Обеспечение режимов труда и отдыха.
Режимы труда и отдыха при работе с ПЭВМ и ВДТ должны организовываться в зависимости от вида и категории трудовой деятельности. Есть три группы видов трудовой деятельности, в нашем случае это группа А - работа по считыванию информации с экрана ВДТ или ПЭВМ с предварительным запросом.
При выполнении в течение рабочей смены работ, относящихся к разным видам трудовой деятельности, за основную работу с ПЭВМ и ВДТ следует принимать такую, которая занимает не менее 50% времени в течение рабочей смены или рабочего дня.
Для видов трудовой деятельности устанавливается 3 категория тяжести и напряженности работы с ВДТ и ПЭВМ. В нашем случае для группы А - по суммарному числу считываемых знаков за рабочую смену, но не более 60 000 зна-ков за смену.
Для обозначения категории труда, исходя из нашей группы А, укажем количество регламентированных перерывов, время их проведения и суммарное время на отдых:
Основным перерывом является перерыв на обед. В соответствии с особенностями трудовой деятельности пользователей ПЭВМ и характером функциональных изменений со стороны различных систем организма в режиме труда должны быть дополнительно введены два - три регламентированных перерыва длительностью 10 мин. каждый: два перерыва - при 8-часовом рабочем дне и три перерыва - при 12-часовом рабочем дне. При 8-часовой смене с обеденным перерывом через 4 часа работы дополнительные регламентированные перерывы необходимо предоставлять через 3 часа работы и за 2 часа до ее окончания. При 12-часовой смене с обедом через 5 часов работы первый перерыв необходимо ввести через 3,5 - 4 часа, второй - через 8 часов и третий - за 1,5 - 2 часа до окончания работы.
Режим труда и отдыха операторов ПЭВМ, непосредственно работающих с ВДТ, должен зависеть от характера выполняемой работы:
при вводе данных, редактировании программ, чтении информации с экрана непрерывная продолжительность работы с ВДТ не должна превышать 4-х часов при 8 часовом рабочем дне, через каждый час работы необходимо вводить перерыв на 5 - 10 мин., а через 2 часа - на 15 мин. Количество обрабатываемых символов (или знаков) на ВДТ не должно превышать 30 тыс. за 4 ч. работы.
В целях профилактики переутомления и перенапряжения при работе на ВЦ, в том числе при использовании дисплеев, необходимо выполнять во время регламентированных перерывов комплексы упражнений.
С целью снижения или устранения нервно-психического, зрительного и мышечного напряжения, предупреждения переутомления необходимо проводить сеансы психофизиологической разгрузки и снятия усталости во время регламентированных перерывов и после окончания рабочего дня.
Эти сеансы должны проводиться в специально оборудованном помещении - комнате психологической разгрузки. Эту комнату следует располагать на расстоянии не более 75 м от рабочих мест. Для снижения напряженности труда операторов ПЭВМ необходимо равномерно распределять их нагрузку и рационально чередовать характер деятельности - прием и выдачу результатов с работой за ПЭВМ и др. В ночные часы не должны выполняться работы или задания, требующие сложных решений или ответственных действий.
Обеспечение электробезопасности.
Смертельно опасным для жизни человека считают ток, величина которого превышает 0.05А, ток менее 0.05А – безопасен (до 1000 В). В соответствии с правилами электробезопасности в помещении должен осуществляться постоянный контроль состояния электропроводки, предохранительных щитов, шнуров, с помощью которых включаются в электросеть компьютеры, осветительные приборы, другие электроприборы. Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведении профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека.
Проходя через организм, электрический ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое действия. Термическое действие выражается в ожогах, нагреве кровеносных сосудов и других тканей. Электролитическое - в разложении крови и других органических жидкостей.
Биологическое действие выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма.
Определим класс нашего помещения, влияющий на вероятность поражения человека электрическим током:
полы покрыты однослойным поливинилхлоридным антистатическим линолеумом, следовательно, являются нетокопроводящими;
относительная влажность воздуха не превышает 60 %, следовательно, помещение является сухим;
температура воздуха не превышает плюс 30 градусов по Цельсию;
возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей корпусам технологического оборудования и другим заземленным частям с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования или токоведущим частям с другой стороны не имеется (при хорошей изоляции проводов, так как напряжение не превышает 1000 В);
химически активные вещества отсутствуют.
Согласно ГОСТ 12.1.013-78.ССБТ данное помещение можно классифицировать как помещение без особой опасности.
Для обеспечения электробезопасности в нашем случае нужно рассмотреть возможность заземления - по ГОСТ 12.1.030-81 в помещениях без повышенной опасности защитное заземление и зануление является обязательным при напряжении 380В и выше переменного и 440В и выше постоянного тока. В нашем случае - напряжение 220 В, следовательно защитное заземление и зануление не требуется, но рекомендуется.
Для защиты от поражения электротоком при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, рекомендую в соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 применять следующие технические способы:
защитное заземление
зануление
выравнивание потенциалов
защитное отключение
изоляция нетоковедущих частей
электрическое разделение сети
малое напряжение
контроль изоляции и СНЗ
Защита от статического электричества.
Устранение образования значительных статического электричества достигается при помощи следующих мер:
Заземление металлических частей производственного оборудования;
Увеличение поверхностной и объемной проводимости диэлектриков;
Предотвращение накопления значительных статических зарядов путем установки в зоне электрозащиты специальных увлажняющих устройств.
Все проводящее оборудование и электропроводящие неметаллические предметы должны быть заземлены независимо от применения других мер защиты от статического электричества.
Неметаллическое оборудование считается заземленным, если сопротивление стекания тока на землю с любых точек его внешней и внутренней поверхностей не превышает 107 Ом при относительной влажности воздуха 60%. Такое сопротивление обеспечивает достаточно малое значение постоянной времени релаксации зарядов.
Заземление устройства для защиты от статического электричества, как правило, соединяется с защитными заземляющими устройствами электроустановок. Практически, считают достаточным сопротивление заземляющего устройства для защиты от статического электричества около 100 Ом.
Также, нейтрализация электрических зарядов может осуществляться путем ионизации воздуха, разделяющего заряженные тела. На практике применяются ионизаторы индукционные, высоковольтные или радиационные.
Обеспечение пожаробезопасности.
Для решения проблем пожаробезопасности нам необходимо сначала определить и обосновать категорию помещения, руководствуясь НПБ 105-95:
Таблица 24. Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
| Категория помещения | Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении |
| 1 | 2 |
| А взрывопожароопасная | Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28° С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа |
| Б взрывопожароопасная | Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28° С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа |
| В1 — В4 пожароопасные | Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б |
| Г | Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистой теплоты, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива |
| Д | Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии |
Исходя из таблицы, мы делаем вывод, что в нашем случае помещение относится к категории В.
Одной из наиболее важных задач пожарной защиты является защита помещений от разрушений и обеспечение их достаточной прочности в условиях воздействия высоких температур при пожаре. Учитывая высокую стоимость электронного оборудования помещений ЗАО «Аплана Софтвер», а также категорию его пожарной опасности, здание должно быть 1 и 2 степени огнестойкости.
Для изготовления строительных конструкций используются, как правило, кирпич, железобетон, стекло, металл и другие негорючие материалы. Применение дерева должно быть ограниченно, а в случае использования необходимо пропитывать его огнезащитными составами. Также необходимо предусмотреть противопожарные преграды в виде перегородок из несгораемых материалов устанавливают между помещениями нашего офиса.
К средствам тушения пожара, предназначенных для локализации небольших загораний, относятся пожарные стволы, внутренние пожарные водопроводы, огнетушители, сухой песок, асбестовые одеяла и т. п.
В зданиях пожарные краны устанавливаются в коридорах, на площадках лестничных клеток и входов. Вода используется для тушения пожаров в помещениях пользователей ПЭВМ, архиве и вспомогательных и служебных помещениях. Применение воды в помещениях с ПЭВМ, хранилищах носителей информации, помещениях контрольно-измерительных приборов ввиду опасности повреждения или полного выхода из строя дорогостоящего оборудования возможно в исключительных случаях, когда пожар принимает угрожающе крупные размеры. При этом количество воды должно быть минимальным, а ПЭВМ необходимо защитить от попадания воды, накрывая их брезентом или полотном.
Для тушения пожаров на начальных стадиях широко применяются огнетушители.
В помещениях с ПЭВМ применяются главным образом углекислотные огнетушители, достоинством которых является высокая эффективность тушения пожара, сохранность электронного оборудования, диэлектрические свойства углекислого газа, что позволяет использовать эти огнетушители даже в том случае, когда не удается обесточить электроустановку сразу.
Все помещения ЗАО «Аплана Софтвер» необходимо оборудовать установками стационарного автоматического пожаротушения. Наиболее целесообразно применять установки газового тушения пожара, действие которых основано на быстром заполнении помещения огнетушащим газовым веществом с резким сжижением содержания в воздухе кислорода. При наличии стационарного автоматического пожаротушения, количество огнетушителей уменьшается в два раза, поэтому у нас два огнетушителей ОУ-2.
Список литературы.
Олифер В.Г., Олифер Н.А. «Компьютерные сети. Принципы, тех-нологии, протоколы, 2-е изд» СПб, Питер-пресс, 2002
«Администрирование сети на основе Microsoft Windows 2000. Учебный курс MCSE». Москва, Русская редакция, 2000
Кульгин М. «Технология корпоративных сетей. Энциклопедия». СПб, Питер, 2001
А. Б. Семенов, С. К. Стрижаков, И. Р. Сунчелей. «Структурированные Кабельные Системы АйТи-СКС, издание 3-е». Москва, АйТи-Пресс,2001
А. Б. Семенов «Волоконная оптика в локальных и корпоративных сетях» Москва, АйТи-Пресс, 1998
Новиков Ю. «Локальные сети: архитектура, алгоритмы, проектирование». Москва, ЭКОМ, 2000
«LAN/Журнал сетевых решений». Москва, Открытые системы, январь 2004
Методические указания «Разработка организационно-экономической части дипломных проектов конструкторского профиля». - Москва: Издательство МГОУ, 2001
Методические указания «Безопасность и экологичность проектных решений для студентов инженерно-экономических специальностей». Москва, 1999
СанПиН 2.2.2 542-96 «Санитарные правила и нормы». Москва, 1996
Ресурсы Интернет
Безопасность и экологичность проектных решений
| Подпись | Дата | МГОУ, ФИРЭ, Дипл.проект | ||
| Дипломник | Локальная вычислительная сеть ЗАО «Аплана Софтвер» | |||
| Руководитель | ||||
| Консультант | Безопасность и экологичность проектных решений | |||
| Нормоконтроль | ||||
| Зав.кафедрой | Кафедра УИТС. Специальность 210100 |
Структурная схема ЛВС
| Подпись | Дата | МГОУ, ФИРЭ, Дипл.проект | ||
| Дипломник | Локальная вычислительная сеть ЗАО «Аплана Софтвер» | |||
| Руководитель | ||||
| Консультант | Структурная схема ЛВС | |||
| Нормоконтроль | ||||
| Зав.кафедрой | Кафедра УИТС. Специальность 210100 |
Схема резервного копирования
| Подпись | Дата | МГОУ, ФИРЭ, Дипл.проект | ||
| Дипломник | Локальная вычислительная сеть ЗАО «Аплана Софтвер» | |||
| Руководитель | ||||
| Консультант | Схема резервного копирования | |||
| Нормоконтроль | ||||
| Зав.кафедрой | Кафедра УИТС. Специальность 210100 |
Топологии ЛВС
Шина Кольцо Звезда
| Топология | Преимущества | Недостатки |
| Шина | Экономный расход кабеля. Сравнительно недорогая и несложная в использовании среда передачи. Простота, надежность. Легко расширяется | При значительных объемах трафика уменьшается пропускная способность сети. Трудно локализовать проблемы. Выход из строя кабеля останавливает работу многих пользователей |
| Кольцо | Все компьютеры имеют равный доступ. Количество пользователей не оказывает сколько-нибудь значительного влияния на производительность | Выход из строя одного компьютера может вывести из строя всю сеть. Трудно локализовать проблемы. Изменение конфигурации сети требует остановки работы всей сети |
| Звезда | Легко модифицировать сеть, добавляя новые компьютеры. Централизованный контроль и управление. Выход из строя одного компьютера не влияет на работоспособность сети | Выход из строя центрального узла выводит из строя всю сеть |
| Подпись | Дата | МГОУ, ФИРЭ, Дипл.проект | ||
| Дипломник | Локальная вычислительная сеть ЗАО «Аплана Софтвер» | |||
| Руководитель | ||||
| Консультант | Топологии ЛВС | |||
| Нормоконтроль | ||||
| Зав.кафедрой | Кафедра УИТС. Специальность 210100 |
Шифрование с открытым ключом
| Система с открытым ключом |
| Система с открытым ключом |
| Подпись | Дата | МГОУ, ФИРЭ, Дипл.проект | ||
| Дипломник | Локальная вычислительная сеть ЗАО «Аплана Софтвер» | |||
| Руководитель | ||||
| Консультант | Шифрование с открытым ключом | |||
| Нормоконтроль | ||||
| Зав.кафедрой | Кафедра УИТС. Специальность 210100 |
Дерево целей создания ЛВС ЗАО «Аплана Софтвер»
Локальная Вычислительная Сеть ЗАО «Аплана Софтвер»
Структурированная Кабельная Система
ОС - Windows 2000
Скорость передачи 100 Мбит/с.
Использование кабеля витая пара категории 5е
Выбор топологии «звезда»
Применение единого пользовательского стандарта, установка серверов
Применение активное сетевого оборудования AT & Cisco
Повышение производительности труда за счет сокращения времени на получение и обработку информации, а также за счет сокращения документооборота.
Технико-экономические показатели
| Наименование показателей | Единицы измерений | Проект |
| Скорость передачи данных | Мбит/сек | 100 Мбит/сек |
| Топология | -//- | звезда |
| Среда передачи данных | -//- | Витая пара (медь) |
| Сетевая ОС | -//- | Microsoft Windows 2000 |
| Общая смета затрат на проектирование и монтаж ЛВС | руб. | 645698 |
| Стоимость кабеля и проведенных с ним работ | руб. | 27725 |
| Стоимость комплектующих для ЛВС | руб. | 257472 |
| Срок окупаемости ЛВС | год | 1,91 |
| Подпись | Дата | МГОУ, ФИРЭ, Дипл.проект | ||
| Дипломник | Локальная вычислительная сеть ЗАО «Аплана Софтвер» | |||
| Руководитель | ||||
| Консультант | Организационно-экономическая часть | |||
| Нормоконтроль | ||||
| Зав.кафедрой | Кафедра УИТС. Специальность 210100 |