Система передачи информации предприятия 'Минские тепловые сети'
Содержание
Введение
. Обзор существующих принципов построения сетей передачи
данных
.1 Технологии построения сетей передачи данных
.2 Анализ существующей сети передачи данных предприятия
"Минские тепловые сети"
.3 Выводы и постановка задачи на дипломное проектирование
. Разработка системы передачи информации
.1 Разработка структуры системы передачи информации
.2 Выбор и обоснование программных и аппаратных средств
системы передачи информации
.3 Эргономическая экспертиза программного обеспечения Traffic Inspector
. Разработка кабельной системы
.1 Разработка кабельной системы волоконно-оптических линий
связи
.2 Разработка кабельной системы здания
.3 Тестирование кабельной системы
. Охрана труда и экологическая безопасность
. Оценка эффективности внедрения системы передачи информации
предприятия "Минские тепловые сети" в сферу эксплуатации
Заключение
Список использованных источников
Введение
В настоящее время существует множество технологий, с помощью которых
возможна организация системы передачи данных. В качестве среды передачи могут
использоваться как различные кабельные системы (витая пара, тонкий коаксиальный
кабель, толстый коаксиальный кабель, волоконно-оптические линии связи и т.д),
так и воздушная среда (технологии Wi-Fi, Bluetooth, по инфракрасному каналу).
Широкомасштабное использование волоконно-оптических линий связи (ВОЛС)
началось примерно 40 лет назад, когда прогресс в технологии изготовления
волокна позволил строить линии большой протяженности. Сейчас объемы инсталляций
ВОЛС значительно возросли. В межрегиональном масштабе следует выделить
строительство волоконно-оптических сетей синхронной цифровой иерархии (SDH). Стремительно входят в нашу жизнь
волоконно-оптические интерфейсы в локальных и региональных сетях Ethernet, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, ATM.
В настоящее время по всему миру поставщики услуг связи прокладывают за
год десятки тысяч километров волоконно-оптических кабелей под землей, по дну
океанов, рек, на ЛЭП, в тоннелях и коллекторах. Множество компаний, в том числе
крупнейшие: IBM, Lucent Technologies, Nortel, Corning,
Alcoa Fujikura, Siemens, Pirelli
ведут интенсивные исследования в области волоконно-оптических технологий. К
числу наиболее прогрессивных можно отнести технологию сверхплотного волнового
мультиплексирования по длине волны DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), позволяющую значительно увеличить
пропускную способность существующих волоконно-оптических магистралей.
Область возможных применений ВОЛС весьма широка - от линии городской и
сельской связи и бортовых комплексов (самолеты, ракеты, корабли) до систем
связи на большие расстояния с высокой информационной емкостью. На основе
оптической волоконной связи могут быть созданы принципиально новые системы
передачи информации. На базе ВОЛС развивается единая интегральная сеть
многоцелевого назначения. Весьма перспективно применение волоконно-оптических
систем в кабельном телевидении, которое обеспечивает высокое качество
изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания
абонентов.
Использование оптоволоконных линий связи имеет свои преимущества.
. Невосприимчивость к помехам и наводкам, что обеспечивает
устойчивую работу даже в высоком электромагнитном поле.
. Отсутствие электропроводности для оптического кабеля.
. Отсутствие перекрёстных и взаимных помех, что повышает качество
передачи данных.
. Возможность прокладки на большие расстояния.
. Наибольшая полоса пропускания из всех возможных сред передачи.
. Низкие потери, волоконно-оптические кабели позволяют передавать
сигналы на большие расстояния без использования маршрутных усилителей или
репитеров.
. Заменой оконечного оборудования, анне самих кабелей,
волоконно-оптические сети можно модернизировать для передачи большего объёма
информации.
8. Длительный срок службы.
1. Обзор существующих принципов построения сетей передачи данных
1.1 Технология построения сетей передачи данных
Передача информации между компьютерами существует с самого момента
возникновения вычислительной техники. Она позволяет организовать совместную
работу отдельных компьютеров, решать одну задачу с помощью нескольких
компьютеров, специализировать каждый из компьютеров на выполнение какой-то
одной функции, совместно использовать ресурсы и решать множество других
проблем.
В настоящее время широкое распространение получил такой способ обмена
информацией между компьютерами как организация системы передачи данных на
основе локальной вычислительной сети (корпоративной сети предприятия).
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляют собой коммуникационную
систему, позволяющую совместно использовать ресурсы компьютеров, подключенных к
сети, таких как принтеры, плоттеры, диски, модемы, приводы CD-ROM и другие периферийные устройства. Локальная сеть
обычно ограничена территориально одним или несколькими близко расположенными
зданиями.
Отличительными признаками локальной вычислительной сети являются.
Высокая скорость передачи данных, большая пропускная способность.
Низкий уровень ошибок передачи (высококачественные каналы связи).
Допустимая вероятность ошибок передач составляет 10-7 -10-8 [1].
Эффективный, быстродействующий механизм управления обменом.
Ограниченное, точно определённое число компьютеров, подключаемых к сети.
ЛВС классифицируются по ряду признаков. В зависимости от расстояний между
связываемыми узлами различают вычислительные сети:
территориальные - охватывающие значительное географическое пространство;
среди территориальных сетей можно выделить сети региональные и
глобальные, имеющие соответственно региональные или глобальные масштабы;
региональные сети иногда называют сетями MAN (Metropolitan Area Network), а общее англоязычное название для
территориальных сетей - WAN (Wide Area Network);
локальные (ЛВС) - охватывающие ограниченную территорию (обычно в пределах
удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от
друга, реже на 1...2 км);
корпоративные (масштаба предприятия) - совокупность связанных между собой
ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или
учреждение в одном или нескольких близко расположенных зданиях. Локальные и
корпоративные вычислительные сети - основной вид вычислительных сетей,
используемых в системах автоматизированного проектирования (САПР).
Особо выделяют единственную в своем роде глобальную сеть Internet (реализованная в ней информационная
служба World Wide Web (WWW)
переводится на русский язык как всемирная паутина). Это сеть сетей со своей
технологией. В Internet
существует понятие интрасетей (Intranet) - корпоративных сетей в рамках Internet [2].
В зависимости от типа топологии различают:
шинная (bus) - локальная сеть, в которой связь
между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь и данные,
передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других
станций, подключенных к этой же среде передачи данных (последнее свойство
называют широковещательностью);
кольцевая (ring) - узлы
связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две
линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам
сети;
звездная (star) - имеется
центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из
остальных узлов;
иерархическая - каждое устройство обеспечивает непосредственное
управление устройствами, находящимися ниже в иерархии.
а) - шинная, б) - кольцевая, в) - звёздная, г) - иерархическая
Рисунок 1.1 - Сетевые топологии
В зависимости от способа управления различают сети.
"Клиент/сервер" - в них выделяется один или несколько узлов (их
название - серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные
обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них
работают пользователи. Сети клиент/сервер различаются по характеру
распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов
(например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по
определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений. Такие сети
отличают также от централизованных систем, построенных на мэйнфреймах.
Одноранговые - в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под
клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые
услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в
одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.
Наконец появилась сетецентрическая концепция, в соответствии с которой
пользователь имеет лишь 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.
В зависимости от метода доступа 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).
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, так как
они (станции) обнаружили коллизии. В противном случае, значительной была бы
потеря времени при передаче длинных кадров. Поэтому для своевременного
обнаружения коллизии станция прослушивает среду на всем протяжении собственной
передачи.
Основные правила алгоритма CSMA/CD для передающей станции.
1) Станция, собирающаяся передавать,
прослушивает среду, и передает, если среда свободна. В противном случае (т.е.
если среда занята), переходит к шагу 2. При передаче нескольких кадров подряд
станция выдерживает определённую паузу между посылками кадров - межкадровый
интервал, причем после каждой такой паузы перед отправкой следующего кадра
станция вновь прослушивает среду (возвращение на начало шага 1).
2) Если среда занята, станция продолжает
прослушивать среду до тех пор, пока среда не станет свободной, и затем сразу же
начинает передачу.
3) Каждая станция, ведущая передачу,
прослушивает среду, и, в случае обнаружения коллизии не прекращает сразу же
передачу, а сначала передает короткий специальный сигнал коллизии - jam-сигнал, информируя другие станции о
коллизии, и прекращает передачу.
4) После передачи jam-сигнала станция замолкает и ждет
некоторое произвольное время в соответствии с правилом бинарной
экспоненциальной задержки, а затем возвращается к шагу 1 [3].
Межкадровый интервал IFG (interframe gap) составляет 9,6 мкс, (12 байт). С одной стороны, он
необходим для того, чтобы принимающая станция могла корректно завершить прием
кадра. Кроме этого, если бы станция передавала кадры непрерывно, она бы
полностью захватила канал и, тем самым, лишила другие станции возможности
передачи.
Jam-сигнал
(jamming - дословно глушение). Передача jam-сигнала гарантирует, что ни один
кадр не будет потерян, так как все узлы, которые передавали кадры до
возникновения коллизии, приняв jam-сигнал,
прервут свои передачи и замолкнут в ожидании новой попытки передать кадры. Jam-сигнал должен быть достаточной
длины, чтобы он дошел до самых удаленных станций коллизионного домена с учетом
дополнительной задержки SF (safety margin) на возможных повторителях.
Коллизионный домен (collision domain) -
множество всех станций в сети, одновременная передача любой пары из которых
приводит к коллизии.
На рисунке 1.2 проиллюстрирован процесс обнаружения коллизии
применительно к топологии ''шина''.
Рисунок 1.2 - Обнаружение коллизии в шине при использовании схемы CSMA/CD стандарта Ethernet
В момент времени t0
узел А начинает передачу, естественно прослушивая свой же передаваемый сигнал.
В момент времени t1, когда кадр
почти дошел до узла B, этот узел, не
зная о том, что уже идёт передача, сам начинает передавать. В момент времени t2=t1+D, узел В обнаруживает коллизию (увеличивается постоянная составляющая
электрического сигнала в прослушиваемой линии). После этого узел В передаёт jam-сигнал и прекращает передачу. В
момент времени t3 сигнал коллизии
доходит до узла А, после чего А также передаёт jam-сигнал и прекращает передачу.
По стандарту Ethernet узел не
может передавать очень короткие кадры, или, иными словами, вести очень короткие
передачи. Даже если поле данных заполнено не до конца, то появляется
специальное дополнительное поле, удлиняющее кадр до минимальной длины 64 байта
без учета преамбулы.
Время канала ST (slot time) - это минимальное время, в течение которого узел обязан
вести передачу, занимать канал. Это соответствует передаче кадра минимально
допустимого размера, принятого стандартом Ethernet IEEE 802.3. Время канала связано с максимально допустимым
расстоянием между узлами сети - диаметром коллизионного домена.
Допустим, что в приведенном выше примере реализуется наихудший сценарий,
когда станции А и В удалены друг от друга на максимальное расстояние. Время
распространения сигнала от А до В обозначим через tp. Узел А начинает передавать в нулевой момент времени. Узел В
начинает передавать в момент времени t1 = tp + D и обнаруживает коллизию спустя
интервал D
после начала своей передачи. Узел А обнаруживает коллизию в момент времени t3 = 2tp - D . Для того, чтобы кадр, испущенный А, не был потерян,
необходимо, чтобы узел А не прекращал вести передачу к этому моменту, так как
тогда, обнаружив коллизию, узел А будет знать, что его кадр не дошел, и
попытается передавать его повторно. В противном случае кадр будет потерян.
Максимальное время, спустя которое с момента начала передачи узел А еще может
обнаружить коллизию, равно 2tp -
это время называется задержкой на двойном пробеге RTD (round-trip delay). В более общем случае, RTD определяет суммарную задержку, связанную как с
задержкой из-за конечной длины сегментов, так и с задержкой, возникающей при
обработке кадров на физическом уровне промежуточных повторителей и оконечных
узлов сети. Далее удобно использовать также другую единицу измерения времени:
битовое время BT (bit time). Время 1 BT соответствует времени, необходимому для передачи одного бита, т.е. 0,1
мкс при скорости 10 Мбит/с.
Стандартом Ethernet
регламентированы следующие правила обнаружения коллизий конечным узлом сети:
1) узел А должен обнаружить коллизию до
того, как передаст свой 512-й бит, включая биты преамбулы;
2) узел А должен прекратить передачу
раньше, чем будет передан кадр минимальной длины - передано 576 бит (512 бит
после ограничителя начала кадров SFD);
3) перекрытие между передачами узлов А и
В - битовый интервал, начиная с момента передачи первого бита преамбулы узлом А
и заканчивая приемом узлом А последнего бита, испущенного узлом В, - должно
быть меньше, чем 575 BT.
Последнее условие для сети Ethernet является наиболее важным, поскольку, его выполнение ведет к выполнению и
первых двух. Это третье условие задает ограничение на диаметр сети.
Применительно к задержке на двойном пробеге RTD третье условие можно сформулировать в виде: RTD < 575 BT [4].
При передаче больших кадров, например 1500 байт, коллизия, если она
вообще возникнет, обнаруживается практически в самом начале передачи, не
позднее первых 64 переданных байт (если коллизия не возникла в это время, то
позже она уже не возникнет, поскольку все станции прослушивают линию и,
"слыша" передачу будут молчать). Так как jam-сигнал значительно короче полного размера кадра, то
при использовании алгоритма CSMA/CD количество вхолостую израсходованной
емкости канала сокращается до времени, требуемого на обнаружение коллизии.
Раннее обнаружение коллизий приводит к более эффективному использованию канала.
Позднее обнаружение коллизий, свойственное более протяженным сетям, когда
диаметр коллизионного домена составляет несколько километров, снижает
эффективность работы сети. На рисунке 1.3 представлены алгоритмы приема и
передачи данных в одном из узлов при помощи метода CSMA/CD.
Рисунок 1.3 - Алгоритмы доступа по методу CSMA/CD
Среди детерминированных методов преобладают маркерные методы доступа.
Маркерный метод - метод доступа к среде передачи данных в ЛВС, основанный
на передаче полномочий передающей станции с помощью специального
информационного объекта, называемого маркером. Под полномочием понимается право
инициировать определенные действия, динамически предоставляемые объекту,
например станции данных в информационной сети.
Применяется ряд разновидностей маркерных методов доступа. Например, в
эстафетном методе передача маркера выполняется в порядке очередности; в способе
селекторного опроса (квантированной передачи) сервер опрашивает станции и
передает полномочие одной из тех станций, которые готовы к передаче. В
кольцевых одноранговых сетях широко применяется тактируемый маркерный доступ,
при котором маркер циркулирует по кольцу и используется станциями для передачи
своих данных.
.2
Анализ существующей сети передачи данных предприятия "Минские тепловые
сети"
Заданием на дипломное проектирование является разработка системы передачи
информации предприятия "Минские тепловые сети".
В настоящее время на предприятии "Минские тепловые сети"
существует локальная вычислительная сеть, связывающая административный корпус
со складскими помещениями, зданием отдела технадзора, зданием Мингорисполкома,
а также с девятью сетевыми районами города Минска. Однако использование
различных технологий в построении данных сетей (коаксиальный кабель, витая
пара, по телефонному кабелю, а также услуги провайдера интернет
"Белтелеком") увеличивает время на их обслуживание и ремонт.
Локальная сеть административного корпуса имеет структуру, которая не
позволяет подключить новых пользователей к сети, а устаревшее сетевое
оборудование делает нецелесообразным модернизацию данной сети.
В частности пропускная способность коммутаторов существующей локальной
вычислительной сети предприятия "Минские тепловые сети" составляет 10
Мбит/с, что не обеспечивает потребностей предприятия.
Сервера управляющие работой сети, используют различные сетевые протоколы,
часть из которых устарела и не имеет поддержки производителями современного
программного обеспечения, что также свидетельствует о необходимости разработки
новой сети, удовлетворяющей требованиям современных компьютерных систем.
Структурная схема существующей сети представлена на рисунке 1.4.
Рисунок 1.4 - Структурная схема сети предприятия
Как видно из рисунка к локальной вычислительной сети подключён сервер под
управлением Novell NetWare 4.11, а также сервер использующий операционную
систему Windows 2003.
При разработке проекта необходимо учесть что, использование серверов с
различными операционными системами нецелесообразно, а также повышает стоимость
закупаемого лицензионного программного обеспечения.
Связь с административными зданиями, складами, мастерскими осуществляется
с использованием технологий ADSL и
SDSL, используя в качестве среды передачи
данных телефонный кабель, по сети Ethernet использующей в качестве среды передачи данных кабель UTP.
Связь с сетевыми районами осуществляется через VPN соединение. Функцию поставщика интернет-услуг
выполняет провайдер "Белтелеком".
Связь со складами СМАТ осуществляется по тонкому коаксиальному кабелю.
Скорость передачи составляет 10 ьМбит/с. Данный участок сети является наиболее
скоростным.
Существующая локальная сеть административного здания объединяет 60
персональных компьютеров, что не соответствует современным потребностям
предприятия.
.3 Выводы и постановка задачи на дипломное проектирование
Целью дипломного проекта является разработка системы передачи информации
предприятия "Минские тепловые сети", использование которой позволило
бы сократить фонд рабочего времени требуемого на обслуживание сети, а также
предусмотреть возможность подключения различных производственных объектов к
спроектированной системе.
Проанализировав существующую сеть предприятия "Минские тепловые
сети" было принято решения разработать проект новой системы передачи
данных, в котором подключить к предприятию "Минские тепловые сети"
предприятия "Минскэнерго" и "ТЭЦ-2" с использованием
оптоволоконных линий связи. А также разработать проект новой локальной
вычислительной сети административного здания предприятия "Минские тепловые
сети" используя в качестве среды передачи данных кабель UTP категории 5E.
Таким образом, можно перечислить следующие недостатки существующей сети.
) Несколько различных технологий передачи данных делает
обслуживание сети процессом более трудоёмким, по сравнению с обслуживанием
сети, разрабатываемой в данном проекте.
) Использование устаревших технологий передачи данных, не
обеспечивает передачи необходимого пользователям объёма данных.
) Невозможность модернизации сети и подключения к ней новых
объектов.
Исходя из недостатков существующей сети сформулируем требования к
проектируемой системе.
) Разработать проект локальной вычислительной сети
административного здания на основе топологии "звезда" позволяющаей
оперативно подключать к сети новых пользователей и отключать неиспользуемое
оборудование, исключив при этом временное отключение всей сети или работающих
узлов.
) Предусмотреть возможность модернизации и расширения
вычислительной сети на основе оптоволоконных линий связи, проложив тридцати
двух жильный одномодовый оптоволоконный кабель на участке
"Минскэнерго"-"ТЭЦ-2"-"Минские тепловые сети",
что позволит в будущем подключить в системе 8 сетевых районов города Минска,
складские помещения "Минских тепловых сетей", аврийно-востановительную
службу используя уже проложенный кабель.
) Использовать однотипное оборудование, что позволит наиболее
оперативно обучить персонал обслуживающий систему работе с сетевым
оборудованием.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.
) Разработать структуру системы передачи информации.
) Подобрать программные и аппаратные средства системы передачи
информации.
) Провести эргономическую экспертизу программного обеспечения.
) Разработать кабельную систему волоконно-оптических линий связи.
5) Разработать кабельную систему здания.
6) Произвести настройку и тестирование кабельной системы.
. Разработка системы передачи информации
.1 Разработка структуры системы передачи информации
Разработка структуры системы передачи информации включает в себя две
основные задачи.
) Разработка структуры локальной вычислительной сети
административного здания.
) Разработка структуры локальной вычислительной сети, связывающей
предприятия "Минскэнерго"-"ТЭЦ-2"-"Минские тепловые
сети".
Выбор топологии локальной сети административного здания зависит от
условий, задач и возможностей, или же определяется стандартом используемой сети
[5]. 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 для административного здания и Gigabit Ethernet для соединения оптоволоконным
кабелем предприятий "Минские тепловые сети", "ТЭЦ-2" и
"Минскэнерго".
Данные стандарты предусматривают скорость передачи данных 100 Мбит/сек и
1000 Мбит/сек соответственно. Соединение поддерживает два вида передающей среды
- неэкранированная витая пара и волоконно-оптический кабель. Для описания типа
передающей среды используются аббревиатуры приведённые в таблице 2.1 [6].
Таблица 2.1 -
Стандарты технологии Ethernet
|
Название
|
Тип передающей
среды
|
|
100Base-T
|
Основное название для
стандарта Fast Ethernet (включает
все типы передающих сред)
|
|
100Base-TX
|
Неэкранированная витая пара
категории 5 и выше.
|
|
1000Base-LX
|
Многомодовый или
одномодовый оптический кабель.
|
Для обеспечения функционирования системы передачи информации на основе
стандарта 100Base - T необходимо обеспечить следующие условия.
) Разработать проект сети на основе топологии "звезда".
) Использовать кабель UTP 5-ой категории.
) Максимальную длину сегмента установим в размере 100 м.
) Использовать не более двух концентраторов при каскадировании при
дальнейшей модернизации сети.
Исходя из условий, обеспечивающих функционирование стандарта Fast Ethernet 100Base-T
устанавливаем требования для активного и пассивного сетевого оборудования.
Исходя из количества персональных компьютеров (152 штуки) для подключения
к сети необходимо установить 4 коммутатора, поддерживающих технологию передачи
данных Fast Ethernet 100Base-T по
48 портов каждый, а также по 2 портов поддерживающих технологию передачи 1000Base-T для подключения серверов.
Каждый порт коммутатора соединить с отдельной розеткой RJ-45, установленной на рабочем месте.
Предусмотреть возможность монтажа коммутатора в телекоммуникационный
шкаф.
Таблица 2.2 - Расстояния
между предприятиями
|
Расстояние oт
"ТЭЦ-2"
|
Административное
здание
|
|
По колодцам
теплоцентрали
|
Допуск на разводку кабеля
по зданиям
|
Итого
|
|
"МТС"
|
560
|
+70
|
630
|
|
"Минскэнерго"
|
480
|
+70
|
550
|
|
Всего:
|
1040
|
+140
|
1180
|
Как видно из таблицы 2.2, расстояния между объектами слишком велики для
витой пары (физического интерфейса 100Base-TX) и, следовательно, для соединения
этих объектов необходимо оптическое волокно.
При использовании для построения системы передачи информации двух
различных передающих сред (оптический кабель и медный кабель) необходимо
использовать оборудование, позволяющее переводить электрический сигнал в
оптический. Для этих целей необходимо использовать SFP конвентер, а также использовать коммутатор с SFP портом.
План территории предприятия приведен на рисунке 2.1.
Исходя из изложенных требований к системе передачи информации, разработана
структурная схема системы передачи информации предприятии "Минские
тепловые сети", представленная на рисунке 2.2.
Рисунок 2.1- План расположения предприятий
Рисунок 2.2 - Структурная схема системы передачи информации
.2 Выбор и обоснование программных и аппаратных средств системы передачи
информации
В качестве программных средств передачи информации в данном дипломном
проекте рассмотрены операционная система, поскольку она является основой всех
программных средств, а также программное обеспечение Traffic Inspector, которое позволяют администратору
системы контролировать параметры связанные с расходом интернет трафика
пользователями , а также подключать и отключать пользователей от системы.
Практически все современные ОС поддерживают работу в сети. Однако в
качестве ОС для сервера чаще всего используются Nowell NetWare, Unix, Linux и Windows 2003 Server.
В качестве операционной системы было решено использовать Windows 2003 Datacenter Edition. Эта версия Windows 2003 является самой мощной редакцией Windows 2003 Server, она ориентирована на обеспечение максимального
уровня производительности и надёжности для критически важных приложений и
задач. В этой редакции отсутствуют некоторые службы, использование которых
целесообразно лишь в небольших компания или группах. Также операционная система
Windows является наиболее популярной
операционной системой на территории СНГ, а следовательно не будет возникать
проблемы связанной с обучением кадров работе на персональных компьютерах под
управление незнакомой операционной системы.
В таблице 2.3 перечислены основные функциональные возможности и службы,
реализованные в различных редакциях Windows Server 2003 [7].
Эту информацию нужно учитывать при выборе версии системы, наиболее подходящей
для решения конкретных задач. В таблице использованы следующие обозначения:
значок + означает, что данная функция или служба поддерживается полностью;
значок | означает, что поддержка данной возможности ограничена, а прочерк
свидетельствует о том, что указанная функция или служба вообще не
поддерживается.
Таблица 2.3 - Сравнение функциональных возможностей различных редакций Windows Server 2003
|
Возможность или
служба
|
Standard Edition
|
Enterprise
Edition
|
Datacenter Edition
|
Web Edition
|
|
Поддержка
процессоров Itanium
|
-
|
+
|
+
|
-
|
|
Active Directory
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
Брандмауэр
Internet Connection Firewall
|
+
|
+
|
-
|
-
|
|
Службы
сертификатов
|
|
|
+
|
+
|
|
|
|
Удаленное
администрирование (Remote Desktop for Administration)
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
Terminal Server
|
+
|
+
|
+
|
-
|
|
Каталог сессий
(Terminal - Server Session Directory)
|
-
|
+
|
+
|
-
|
|
Network Load
Balancing (NLB)
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
Cluster Service
|
-
|
+
|
+
|
-
|
|
Поддержка виртуальных
частных сетей (VPN)
|
-
|
+
|
+
|
|
|
|
Internet
Authentication Service (IAS)
|
+
|
+
|
+
|
-
|
|
Общий доступ к
Интернету (Internet Connection Sharing, ICS)
|
+
|
+
|
-
|
-
|
|
IPv6
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
Распределенная файловая
система (Distributed File
System, DPS)
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
Шифрующая
файловая сиетема (Encrypted File System, EFS)
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
Теневое
копирование (Shadow Copy)
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
Съемные носители и
удаленное хранилище (Removable and
Remote Storage)
|
|
|
+
|
+
|
-
|
|
Fax Service
|
+
|
+
|
+
|
-
|
|
Результирующая политика (Group Policy Results)
|
+
|
+
|
+
|
|
|
|
Удаленная установка системы
(Remote OS Installation)
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
Службы удаленной
установки (Remote Installation Services, RIS)
|
+
|
+
|
+
|
-
|
|
Internet
Information Services (IIS) 6.0
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
Windows Media
Services
|
+
|
+
|
+
|
-
|
|
.NET Framework
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
ASP.NET
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
Enterprise UDDI
Services
|
+
|
+
|
+
|
-
|
Для контроля потребляемого пользователями интернет трафика в
спроектированной системе целесообразно использовать программное обеспечение Traffic inspector.
В Traffic Inspector реализовано большинство задач,
возникающих при подключении к Интернет по выделенному каналу. Эти задачи можно
разделить следующим образом .
Обеспечить доступ в сеть Интернет из внутренней сети.
Авторизация и разграничение доступа пользователей.
Биллинг - тарификация пользователей, подсчет трафика и блокировка доступа
при перерасходе.
Обеспечить пользователей средствами экономии трафика и дать им
возможность самостоятельно контролировать свою работу в Интернет.
Сетевая защита - закрыть сервер доступа и внутреннюю сеть от
несанкционированного доступа извне.
Подробный анализ сетевого трафика, потребляемого у провайдера.
Ограничение скорости работы пользователей или их групп.
Отключение пользователей от сети Интернет при заражениях сетевыми
вирусами.
Traffic Inspector
устанавливается на сервер доступа. Для доступа в интернет из внутренней сети
используется NAT Windows и прокси сервер программы Traffic Inspector. На сервере программа работает с
одним внешним и одним внутренним интерфейсами. Для защиты сервера извне
используется firewall - встроенный сетевой экран программы
Traffic Inspector. На сервере доступа также могут быть
установлены почтовый сервер или другие прокси сервера. Также внутри сети могут
находиться и другие сервера, например WEB. Они могут быть опубликованы через NAT.
Серверная часть программы Traffic Inspector
реализована только под платформу Windows
2000/XP/2003(Server), клиенты же могут использовать любую операционную
систему - тут ограничений нет. Система легко устанавливается, настраивается и
управляется, имеются средства удаленного управления. Для настройки программы не
нужны особые знания и квалификация - специалист, способный установить Windows, настроить сеть и подключиться к
Интернет без проблем настроит и эту программу.
В качестве аппаратных средств системы передачи информации используются
конвентеры с SFP модулями, коммутаторы Fast Ethernet, а также коммутаторы с SFP портами для подключения
оптоволоконной кабельной системы.
В качестве коммутатора для оптоволоконной кабельной системы выбран
коммутатор D-Link DGS-1224TP/GE.
D-Link DGS-1224TP/GE коммутатор с 20 портами 10/100/1000Base-T и 4 комбо-портами 10/100/1000BASE-T PoE/SFP. Коммутатор обеспечивает скорость Gigabit Ethernet для поддержки приложений,
чувствительных к полосе пропускания, и расширение емкости сети. Данный
коммутатор полностью отвечает необходимым требованиям для разрабатываемого
проекта. Скорость передачи данных составляет:
) Fast Ethernet - 100 Мбит/с;
) Gigabit Ethernet - 2000 Мбит/с (полнодуплексный
режим).
Порты для витой пары Gigabit Ethernet
гарантируют подключение по существующему кабелю кат.5 на основе витой пары.
Коммутатор оснащен четырьмя комбо-портами SFP для гибкого подключения по оптике к магистралям и
серверам. Кроме того позволяет подключить рабочее место к Gigabit Ethernet.
В качестве коммутаторов для локальной сети административного здания
выбраны коммутаторы D-Link DES-1252.
Функциональные возможности коммутатора включают 4 порта Gigabit Ethernet, 2 из которых являются комбо-портами
1000BASE-LX/SFP.
Коммутатор DES-1252
оборудован 48 портами Fast Ethernet и 4
гигабитными портами для подключения к магистрали сети или серверам.
Скорость передачи данных составляет:
) Fast Ethernet - 100 Мбит/с;
) Gigabit Ethernet - 2000 Мбит/с (полнодуплексный
режим).
Таким образом, использование 4-х коммутаторов DES-1252 обеспечит 192 порта для подключения
пользователей локальной сети административного здания.
Для преобразования сигнала из оптического оптоволоконной сети в
электрический сигнал для локальной сети административного здания применяется SFP модуль. Для данного проекта выбран SFP модуль D-Link DEM-310GT (1000Base-LX, LC). Данный SFP
модуль поддерживает технологию передачи данных 1000Base-LX для
одномодового оптического кабеля. Максимальное расстояние передачи 10 км.
Максимальная скорость передачи данных 1,2 Гбит/с. Данный модуль имеет также
дуплексный разъём для коннектора LC,
что позволяет использовать один дуплексный патч-корд.
2.3 Эргономическая экспертиза программного обеспечения Traffic Inspector
Функция контроля трафика осуществляется администратором сети с помощью
соответствующего программного обеспечения (ПО). Таким программным обеспечение на
предприятии "Минские тепловые сети" является ПО Traffic Inspector. Таким образом, под системой
"Человек- машина-среда" (СЧМС) в данном проекте выступает система
"Администратор вычислительной сети - Сервер - Среда" при эксплуатации
администратором ПО Traffic
Inspector.
Первым этапом эргономической экспертизы является определение функций
системы "Администратор вычислительной сети - Сервер - Среда".
Функции системы.
) Обеспечение доступа в сеть Интернет из внутренней сети.
3) Тарификация пользователей, подсчет трафика и блокировка доступа
при перерасходе.
) Обеспечение пользователей средствами экономии трафика и
предоставление им возможности самостоятельно контролировать свою работу в
Интернет.
) Сетевая антивирусная защита сервера и пользователей.
) Подробный анализ сетевого трафика, потребляемого у провайдера.
) Ограничение скорости работы пользователей или их групп.
) Отключение пользователей от сети Интернет при заражениях
сетевыми вирусами.
9) Разграничение доступа пользователям сети.
10) Установка, активация и поддержание работоспособности ПО Traffic Inspector.
) Отслеживание пользователей находящихся в сети в данный момент
времени.
) Ввод параметров новых пользователей в базу данных Traffic Inspector.
) Составление отчётов о работе пользователей.
) Начисление трафика пользователям.
15) Сохранение параметров системы до следующей загрузки сервера.
16) Диагностика таблиц маршрутизации.
Содержание основных функций СЧМС.
) Обеспечение доступа в Интернет из сети предприятия пользователям
данной сети, а также ограждение определённых отделов (групп) от глобальной
сети(с целью обеспечения безопасности данных).
) Сопоставление имён пользователей сети и паролей для входа в
сеть.
) Контроль трафика, т.е скорости доступа в Интернет, а также
контроль объёма полученной и отправленной информации в байтах.
) Обеспечение пользователей приложением TrafficInspector для самостоятельного контроля
сетевого трафика.
) Сетевая защита - закрыть сервер доступа и внутреннюю сеть от
несанкционированного доступа извне.
) Анализ трафика. Отслеживание пользователей, посещающие Интернет
ресурсы не связанные с рабочим (производственным процессом).
) Ограничение скорости доступа в Интернет отдельным пользователям,
отделам предприятия (группам пользователей), а также предоставление
определённым группам пользователей максимальной скорости в случае
необходимости.
) Отключение пользователей от сети Интернет при заражениях
сетевыми вирусами.
) Предоставление доступа к информационным ресурсам сервера одним отделам
и ограничение другим.
) Перед началом работы с приложение необходимо установить данное
приложение на сервер, на компьютеры пользователей ( для самостоятельного
контроля трафика)
) Отслеживание пользователей находящихся в сети в данный момент
времени с целью определения загруженности сети.
) Ввод параметров пользователей (логин, пароль, IP/ MAC адрес и т.д) в базу данных Traffic Inspector.
) Составление отчётов о работе пользователей в сети, обоснование
перерасхода трафика.
) Начисление трафика пользователям и распределение его между
отделами.
) Сохранение параметров системы до следующей загрузки сервера при
необходимости его перезагрузки.
) Диагностика таблиц маршрутизации, а также отслеживание маршрутов
следования пакетов данных.
Распределение функций в системе между человеком и машиной (компьютером)
описано в таблице 2.3.
Таблица 2.4 - Распределение функций между администратором и сервером в
проектируемой СЧМС
|
Название функции
|
Кто ее выполняет в СЧМС
|
Обоснование
распределения функций
|
|
Обеспечить доступ в сеть
Интернет из внутренней сети
|
Сервер
|
Функция остаётся за
сервером в соответствим с назначением системы
|
|
Авторизация
пользователей сети
|
Сервер
|
Сервер делает это точнее и
быстрее
|
|
Тарификация ( биллинг )
пользователей, подсчет трафика и блокировка доступа при перерасходе.
|
Сервер
|
Сервер делает это точнее и
быстрее
|
|
Обеспечить пользователей
средствами экономии трафика и дать им возможность самостоятельно
контролировать свою работу в Интернет
|
Человек
(Администратор)
|
Функция остается за
человеком в соответствии с назначением системы
|
|
Защита сервера и
пользователей
|
Сервер
|
Сервер делает
это надёжнее
|
|
Подробный анализ сетевого
трафика, потребляемого у провайдера
|
Человек
(Администратор)
|
Функция остается за
человеком в соответствии с назначением системы
|
|
Ограничение скорости работы
пользователей или групп пользователей
|
Сервер
|
Сервер делает это надёжнее
и точнее
|
|
Отключение пользователей от
сети Интернет при заражениях сетевыми вирусами
|
Сервер
|
Сервер делает это надёжнее
и точнее
|
|
Предоставление доступа к
информационным ресурсам сервера одним отделам и ограничение другим
|
Человек
(Администратор)
|
Функция остается за
человеком в соответствии с назначением системы
|
|
Перед началом работы с
приложение необходимо установить данное приложение на сервер, на компьютеры
пользователей
|
Человек
(Администратор)
|
Функция остается за
человеком в соответствии с назначением системы
|
|
Отслеживание пользователей
находящихся в сети в данный момент времени с целью определения загруженности
сети
|
Человек (Администратор)
|
Функция остается за
человеком в соответствии с назначением системы
|
|
Ввод параметров новых
пользователей в базу данных Traffic Inspector
|
Человек
(Администратор)
|
Функция остается за
человеком в соответствии с назначением системы
|
|
Составление отчётов о
работе пользователей
|
Сервер
|
Сервер способен
автоматически собирать данные по всем пользователям и сохранять их MS Excel
|
|
Начисление
трафика пользователям
|
Сервер
|
Сервер делает это быстрее и
точнее
|
|
Сохранение параметров
системы до следующей загрузки сервера
|
Сервер
|
Сервер может надежно
сохранять результаты в течение неограниченного времени
|
|
Диагностика таблиц
маршрутизации, а также отслеживание маршрутов следования пакетов данных
|
Человек
(Администратор)
|
Функция остается за
человеком в соответствии с назначением системы
|
В результате проведенного анализа и распределения функций в проектируемой
СЧМС можно сделать следующие выводы:
Проектируемая система должна состоять из двух подсистем, которыми
являются подсистема "Администратор - Сервер - Среда" в режиме
настройки сети и подсистема "Администратор - Сервер - Среда" в режиме
функционирования сети. Структурная схема СЧКС изображена на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 - Структурная схема СЧКС
Проектирование деятельности человека в СЧКС.
На данном этапе эргономического проектирования осуществляется разработка
алгоритмов работы человека-оператора, который является пользователем в данной
системе. При этом алгоритмы работы должны быть разработаны для всех
человеко-машинных систем, которые создаются в процессе функционирования
системы. В нашем случае необходимо разработать алгоритмы работы человека в
подсистеме "Администратор - Сервер - Среда".
Разрабатываемый алгоритм должен отражать то содержание и условия
деятельности человека, которые связаны с процессами информационного
взаимодействия человека и техники, т.е. они должны содержать данные о средствах
представления информации человеку в системе, а также данные о средствах ввода
человеком управляющей информации в техническое звено системы.
Алгоритмы работы человека в подсистеме "Администратор - Сервер -
Среда" в режиме настройки сети и в режиме функционирования сети
представлены в таблице 2.5 и таблице 2.6. Блок схема программы, обеспечивающая
работу технического звена системы изображена на рисунке 2.4.
Таблица 2.5 - Алгоритм работы человека в подсистеме "Администратор -
Сервер - Среда" в режиме настройки сети при работе с ПО Traffic Inspector
|
Содержание
операции
|
Обращение к СОИ
|
Обращение к ОУ
|
|
Включение ПК
|
Индикатор
"Вкл" ПК
|
Кнопка
"Вкл" ПК
|
|
Включение дисплея
|
Индикатор
"Вкл" дисплея
|
Индикатор
"Вкл" дисплея
|
|
Установка программного
обеспечения Traffic Inspector
|
Ярлык на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой, ввод данных
с помощью клавиатуры ПК
|
|
Регистрация ПО Traffic Inspector и сохранение полученных паролей
|
Меню на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой, ввод данных
с помощью клавиатуры ПК
|
|
Запуск ПО
Traffic Inspector
|
Ярлык на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Подключение ПК к Серверу и
авторизация администратора
|
Меню на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Вход в систему (соединение
с сервером)
|
Меню на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой, ввод данных
с помощью клавиатуры ПК
|
|
Настройка
конфигураций ПО
|
Кнопка на экране
дисплея
|
Клавиатура ПК
|
|
Ввод в программу данных о
Сервере и Локальных пользователях
|
Меню на экране
дисплея
|
Клавиатура ПК
|
|
Настройка фильтров и
ограничений скорости
|
Меню на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Составление отчёта по
трафику(отчёт по сетевой статистике)
|
Кнопка на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Настройка антивирусной
проверки на сервере
|
Меню на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Вывод таблицы маршрутизации
( активных IP адресов)
|
Меню на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Сохранение параметров
работы администратора с ПО Traffic Inspector
|
Кнопка на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Завершение
работы программы
|
Меню на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Завершение
работы ПК
|
Кнопка на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Выключение
дисплея
|
Кнопка на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
Таблица 2.6 - Алгоритм работы человека в подсистеме "Администратор -
Сервер - Среда" в режиме функционирования сети при работе с ПО Traffic Inspector
|
Содержание
операции
|
Обращение к СОИ
|
Обращение к ОУ
|
|
Включение ПК
|
Индикатор
"Вкл" ПК
|
Кнопка
"Вкл" ПК
|
|
Включение
дисплея
|
Индикатор
"Вкл" дисплея
|
Индикатор
"Вкл" дисплея
|
|
Загрузка
программы
|
Ярлык на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Подключение ПК к Серверу и
авторизация администратора
|
Меню на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой, ввод данных
с помощью клавиатуры ПК
|
|
Вход в систему (соединение
с сермером)
|
Кнопка на экране
дисплея
|
Клавиатура ПК
|
|
Просмотр сетевой статистики
на текущее время
|
Меню на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Ввод параметров новых
пользователей новых, а также отключение при необходимости
|
Кнопка на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Составление отчёта по
трафику(отчёт по сетевой статистике)
|
Меню на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Вывод таблицы маршрутизации
(активных IP адресов)
|
Кнопка на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Сохранение параметров
работы администратора с ПО Traffic Inspector
|
Меню на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Завершение
работы программы
|
Кнопка на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Завершение
работы ПК
|
Кнопка на экране
дисплея
|
Щелчок мышкой
|
|
Выключение
дисплея
|
Индикатор
"Выкл"
|
Кнопка
"Вкл" дисплея
|
Примечание.
В конкретных условиях работы отдельные операции алгоритма могут не
выполняться или выполняться в другой последовательности.
Блок-схема, обеспечивающая работу технического звена системы,
проиллюстрирована на рисунке 2.4.
Эргономические требования к техническим средствам деятельности
пользователя.
Проектируемая система не содержит оригинальных технических средств
деятельности человека-оператора. Технические средства деятельности пользователя
в нашей системе представляют собой сервер вычислительной сети, управляемый
персональным компьютером, укомплектованным ЖКИ монитором, как средством
предъявления информации, а также клавиатурой и мышкой, как средствами ввода
информации. Все перечисленные средства информационного взаимодействия человека
и машины в нашей системе соответствуют эргономическим требованиям, поэтому
предъявлять к ним какие - то особые эргономические требования нет необходимости.
Рисунок 2.4 - Блок схема программы, обеспечивающая работу технического
звена системы
Эргономические требования к программным средствам.
Требования соответствия характеристик программного средства методическому
руководству и сопутствующей документации включают в себя: соответствие
программного средства стандартам локальных сетей; соответствие
последовательности действий, необходимых для установки программного средства,
инструкции; легкость запуска; соответствие основных технических характеристик
программного средства параметрам, приведенным в документации; устойчивость
работы.
Требования к временным режимам работы программного средства включают в
себя: время работы администратора обусловлено его опытом должно соответствовать
нормам времени отведённым на выполнение конкретного действия.
Требования к общей визуальной среде на экране монитора, включают в себя:
композиционную характеристику визуальной среды; динамичность визуальной среды;
воздейственность визуальной среды.
Требования к цветовым характеристикам включают в себя: соответствие
цветовой палитры относительной видимости предметов изображения; оптимальность
контраста изображения по отношению к фону; постоянство используемых цветов;
соответствие цветов устойчивым зрительным ассоциациям; яркость цветов объектов
по отношению к фону; оптимальность выбора цветов для смыслового
противопоставления объектов; оптимальность сочетания цвета и яркости
изображения.
Требования к пространственному размещению информации на экране монитора
включают в себя: соответствие форм объектов устойчивым зрительным ассоциациям;
использование логических ударений; соответствие последовательности логических
ударений оптимальному порядку изучения информации; соответствие полей
восприятия графической информации оптимальному порядку изучения; соответствие
пространственного расположения информации на экране оптимальному порядку
изучения; степень засоренности поля главного объекта.
Требования к организации диалога включают в себя: высокий уровень технической
подготовки администратора ВС; наличие "всплывающих подсказок";
достоверность вводимой информации; наличие инструкции или меню
"Помощь", удобство работы с ней.
Требования к буквенно-цифровой символике и знакам включают в себя.
Требования к разборчивости изображения, характеризующиеся параметрами:
способ начертания (соотношение размера и яркости); толщина линии обводки.
- Требования к параметрам текста, характеризующиеся параметрами: высота
знака; отношение ширины буквы, цифры к высоте; толщина линии обводки в прямом и
обратном контрасте; расстояние между знаками; расстояние между строками; длина
строки.
Требования к расположению надписей, характеризующиеся параметрами:
направление читаемости надписи; расположение надписи относительно обозначаемого
элемента; одинаковость характера направления читаемости и расположения
надписей.
Требования к звуковому сопровождению включают в себя следующие параметры:
комфортность восприятия звуковой информации; удобство настройки звуковых
характеристик; зависимость максимальной разборчивости от уровня громкости;
соответствие звуковой информации устойчивым звуковым ассоциациям; степень
засоренности звукового сопровождения; оптимальность темпа звукового
сопровождения [9].
3. Разработка кабельной системы
3.1 Разработка кабельной системы волоконно-оптических линий связи
Для оптоволоконной кабельной системы используем одномодовый подвесной
самонесущий оптический кабель марки ЭКБ-ДПТ предназначенный для подвески на
опорах воздушных линий связи, линий электропередач, прокладки в кабельной
канализации. Максимальное допустимое расстояние между двумя опорами для данного
кабеля 70 м.
1 - осевой элемент; 2 - одномодовое оптическое волокно; 3 - внутримодовый
гидрофобный заполнитель; 4 - оптический модуль; 5 -гидроизоляция сердечника; 6
- промежуточная оболочка; 7 - гидроизоляция армирующего слоя; 8 - повив из
арамидных нитей; 9 - защитная оболочка
Рисунок 3.1 - Оптический кабель ДПТ [10]
Данный кабель имеет 32 оптических волокна. Так как для подключения
оптоволоконной сети к локальным сетям зданий необходимо по 2 оптических волокна
для каждой сети (одно волокно для приёма, одно для передачи), то для трёх
зданий необходимо 6 волокон. 26 волокон остаются в резерве для последующего
увеличения числа подключённых объектов.
Прокладка кабеля на участке "Минскэнерго" - "ТЭЦ-2"
осуществляется по колодцам кабельной канализации, а на участке
"ТЭЦ-2" - "Минские тепловые сети" как и по колодцам
кабельной канализации, так и по эстакаде совместно с другими коммуникациями.
Кабель ДПТ предназначен для прокладки на линиях электропередач, а,
следовательно, устойчив к внешним электромагнитным воздействиям.
Кабель перед прокладкой необходимо подвергнуть полной или частичной
проверке. Кабели, поступившие к месту прокладки с внешними дефектами, такими
как: вмятины, пережимы, обломанные концы, - подвергаются полной проверке. При
полной проверке производится: внешний осмотр барабанов, проверка целостности
оптических волокон путем просветки электрическим фонарем, испытания на герметичность
оболочки, измерение затухания оптических волокон. Изготавливаемые в настоящее
время оптические кабели имеют на длинах волн 1,3 и 1,55 мкм средние значения
затухания 0,3…1 дБ/км и дисперсии 0,1…0,3 нс/км*нм для градиентных волокон. В
реальных оптических волокнах отклонения этих параметров увеличиваются из-за
воздействия множества случайных факторов, к которым относятся: неоднородности в
конструкции волокна; сторонние примеси в материале сердцевины и оболочки;
отклонение профиля показателя преломления от оптимального; флуктуации
микроизгибов волокон в процессе их укладки в оптический кабель и прокладки;
неоднородности, возникающие в местах соединения волокон. В результате параметры
передачи реальных волокон содержат случайные составляющие, абсолютные значения
которых обычно невелики, но их относительные отклонения от средних значений
ввиду малости последних могут иметь большие значения. Большие относительные
колебания дисперсии градиентных волокон обусловлены в основном отклонениями
профиля показателя преломления от оптимального. Случайные относительные
колебания затухания от средних значений на строительных длинах составляют
30…50%. Отклонения дисперсии могут достигать 50…80%.
На участке крепления кабеля к эстакаде предусмотрена установка муфт на опорах
эстакады.
Способ крепления на опоре подвесного самонесущего кабеля приведен на
рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Крепление самонесущего кабеля
Особенности прокладки оптоволоконного кабеля обусловлены меньшими
допустимыми значениями тяговых усилий, радиусов изгибов оптического кабеля,
снижением габаритных размеров и массы оптического кабеля по сравнению с
аналогичными значениями этих величин для обычных электрических кабелей
приведены в таблице 3.1 [11].
Таблица 3.1-
Сравнение монтажных параметров кабелей
|
Параметр
|
Значение
параметра кабеля
|
|
оптического
|
электрического
|
|
Допустимое
тяговое усилие, Н
|
600…1200
|
500…30000
|
|
Минимально допустимый
радиус изгиба, см
|
20…30
|
10…80
|
|
Диаметр кабеля,
мм
|
10…15
|
10…80
|
|
Масса кабеля,
кг/км
|
80…160
|
95…6400
|
|
Строительная
длина кабеля, м
|
500…2000
|
260…500
|
В телекоммуникационном шкафу оптический кабель подключается к оптическому
кроссу. Оптический кросс представляет собой коммутационную коробку,
предназначенную для защиты мест сварки оптического кабеля.
В данном проекте используется стоечный оптический кросс ПР-32 с 32
разъёмами для коннекторов типа LC для
здания предприятия "Минскэнерго", а также оптические кроссы ПР-64,
позволяющие подключить 32 дуплексных розеток для предприятия "ТЭЦ-2"
и административного здания предприятия "Минские тепловые сети".
Оптический кросс ПР-32 изображён на рисунке 3.3.
Все 32 волокна оптического кабеля терминируются при помощи коннекторов.
Терминированием называется оконцовывание волокон оптического кабеля оптическими
коннекторами и последующее подключение оконцованных волокон к переходным
розеткам, закрепленным в оптическом кроссе. Остатки кабеля укладываются в
сплайс-касcету, предусмотренную конструкцией
оптического кросса.
Рисунок 3.3 - Оптический кросс ПР-32
Для данного проекта выбран коннектор типа LC. Данный тип коннектора имеет квадратный профиль,
обеспечивающий высокую плотность конструкции, и имеет низкий показатель потерь
на переходе и при отражении. Также использование коннектора типа LC позволяет использовать дуплексный
патч-корд для коммутации оптического кросса и коммутатора. Дуплексный коннектор
LC представляет собой 2 коннектора LC, объединённых между собой
специальным полимерным зажимом. Коннектор типа LC изображён на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 - LC коннектор
Патч-корд также используется для перенаправления сигнала в оптическом
кроссе. Так как для подключения к локальной сети здания необходимы 2 волокна,
остальные волокна соединяются при помощи дуплексных патч-кордов .
Для терминирования коннекторов использовать технологию термической
обработки с использованием клея на основе эпоксидной смолы с дополнительными
компонентами, обеспечивающими ускоренное затвердевание состава.
Последним этапом разработки оптической кабельной системы является выбор
способа объединения оптической кабельной системы и кабельной системы
административного здания, выполненной на основе кабеля UTP.
Поскольку кабельная система административного здания спроектирована с
учётом подключения к внешней оптической кабельной системе, то в кабельной
системе административного здания предусмотрена установка коммутатора c SFP разъёмом. В этом случае объединеие сетей
оуществляется следующим образом. К одному из коннекторов оптического кросса
подключается дуплексный патч-корд. С другой стороны к патч-корду присоединяется
SFP модуль, который вставляется в SFP разъём коммутатора. SFP модуль имеет дуплексный разъём для
оптоволоконного кабеля: для приёма и передачи сигнала.
.2 Разработка кабельной системы здания
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.
Горизонтальная кабельная система передачи информации разработанная в
данном дипломном проекте имеет топологическую конфигурацию "звезда".
Каждое рабочее место соединено непосредственно с коммутатором в
телекоммуникационном шкафу, который расположен в отдельном помещении на втором
этаже административного здания.
Максимальная протяженность любого горизонтального кабельного сегмента не
превышает 80 м, что соответствует стандарту, установленному в размере 100 м.
В качестве передающёй среды выбрана неэкранированная витая пара пятой
категории. На концах витой пары терминируются модульные коннекторы RJ-45.
Процедура терминирования кабеля 8- 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. В
данном проекте необходимо использовать схему разводки соответствующую стандарту
Т568В как наиболее распространённую в настоящее время, что позволит в дальнейшем
подключать оборудование не изменяя схему разводки кабеля. Схема разводки,
соответствующая стандарту Т568В изображена на рисунке 3.5 [12].
Рисунок 3.5 - Схемы разводки кабеля UTP
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.
Система передачи информации спроектирована с учётом стандарта ANSI/EIA/TIA-569,
который запрещает использование в горизонтали шунтированных отводов (то есть
появление одних и тех же пар кабеля на нескольких телекоммуникационных
розетках), 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.
Рабочее место по определению стандарта служит интерфейсом между
горизонтальной кабельной системой, заканчивающейся телекоммуникационной
розеткой, и активным оборудованием конечного пользователя.
Ниже перечислены требования, соблюдение которых позволит установить порядок
подключения рабочего места к системе передачи информации в соответствии с
существующими стандартами.
Длины горизонтальных кабелей для подключения активного оборудования на
рабочем месте равны 3 м.
Рабочие характеристики (категория) шнуров активного оборудования должны
соответствовать или быть лучше рабочих характеристик патч-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.
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 требования, относящиеся к каблированию
телекоммуникационных шкафов.
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.
Разрешается использовать только оборудование, соответствующее требованиям
стандартов. Телекоммуникационные шкафы выбранный для данного проекта
спроектирован и оборудован в соответствии с требованиями стандарта ANSI/EIA/TIA-569
[13].
Прокладка кабеля системы передачи информации предусмотрена под потолком в
кабельном коробе, который позволяет дополнительно защитить кабельную систему
здания от внешних воздействий. Изображение кабельного короба приведено на рисунке 3.6.
Рисунок 3.6 - Кабельный короб
На каждом рабочем месте устанавливается розетка для подключения
8-модульного коннектора RJ-45.
Внешний вид розетки RJ-45 показан на
рисунке 3.7. Данная розетка выполнена в пластиковом корпусе и имеет гнездо для
подключения коннектора RJ-45.
Присоединение розетки выполняется в соответствии с выбранной схемой разводки
изображённой на рисунке 3.5.
Рисунок 3.7 - Розетка RJ-45
Монтаж розетки производится в кабельный короб. Данный вариант установки
является наиболее удобным при монтаже и обслуживании. При такой установке
каждое рабочее место имеет возможность передвигаться вдоль канала в зависимости
от расстановки столов рабочих мест. Также при такой установке, возможно
добавление дополнительных рабочих мест. Кабельный короб, используемый в
административном здании изображён на рисунке 3.8.
Рисунок 3.8 - Кабельный короб административного здания
3.3 Тестирование кабельной системы
При тестировании кабельной системы определяется соответствие её
параметров сетевым протоколам. В большинстве случаев тестирование кабельной
системы включает только часть канала. Как правило, это базовая линия, состоящая
из фиксированного кабеля с разъемами на концах. Однако работа сети зависит от
параметров канала, обеспечивающего передачу сигналов между двумя терминальными
устройствами. Интерфейсы
кабельной системы изображены на рисунке 3.9.
Рисунок 3.9 - Интерфейсы кабельной системы и интерфейсы тестирования
Точки подключения активного оборудования и кабелей внешних служб
называются интерфейсами кабельной системы. Интерфейсы кабельной системы не
совпадают с интерфейсами тестирования. Точка консолидации (ТК), предназначенная
для удобства организации рабочих мест в открытых офисах, не является
интерфейсом кабельной системы. Стандарты не предусматривают подключение
оборудования к ТК. Параметры гибких кабелей измеряют в составе канала, что
исключает коммутационные панели магистрального канала с четырьмя разъемами в
качестве портов подключения измерительного оборудования.
В настоящее время стандарты определяют две модели канала: подключение и
коммутация. Второе издание ISO/IEC 11801 предусматривает четыре модели
канала: подключение, коммутация, подключение с точкой консолидации (ТК) и
коммутация с ТК, изображённые на рисунке 3.10.
АК -абонентский кабель, КК - коммутационный кабель, СК - сетевой кабель,
ПК - переходный кабель, ТР - телекоммуникационный разъем, ТК - точка
консолидации, РП - распределительная панель, КП - коммутационная панель
Рисунок 3.10 - Модели канала горизонтальной подсистемы
На горизонтальную подсистему приходится подавляющее большинство
электропроводных кабелей. В магистралях телефонная и информационная подсистемы
разделены, а в горизонтальной подсистеме интегрированы, поэтому все линии
должны соответствовать самым строгим требованиям современных приложений.
Концепция создания кабельной системы предусматривает определение длины
фиксированных линий по формулам, различным для каждого класса среды передачи и
каждой модели канала. Длину фиксированных кабелей находят исходя из требуемой
длины абонентских и переходных кабелей. Измерение параметров стационарной линии
при этом не имеет практического значения. Для оценки качества передачи сигналов
приходится учитывать несколько десятков помех различного типа в полосе частот,
определенной стандартами кабельных систем или пределами измерений. С этой точки
зрения, интерпретация результатов симметричных электропроводных линий
оказывается сложнее, чем оптоволоконных.
На рисунке 3.11 показаны схемы передачи протоколов Fast Ethernet 100 Base-TX и Gigabit Ethernet 1000Base-T. До
появления протоколов, задействующих все четыре пары, достаточно было учесть
затухание сигнала (Attenuation) и
перекрестные наводки (NEXT),
изображенные красными стрелками. Если работают только две пары, возникают две
наводки NEXT, влияющие на работу приемников на
каждом конце линии. Протоколы используют разные пары, поэтому при тестировании
проверяют все возможные комбинации - по шесть помех для обоих концов линии /
канала.Требование увеличения скорости передачи данных без расширения частотного
диапазона привело к усложнению схемы передачи и числа тестируемых параметров.
Тактовая частота Gigabit Ethernet
составляет 250 МГц, фактическая скорость передачи данных по каждой паре - 250
Мбит в секунду. Для уменьшения эффективной полосы частот до 125 МГц применено
двухбитовое кодирование.
Рисунок
3.11 - Схема передачи протоколов Fast Ethernet и Gigabit Ethernet
Для передачи двух битов используется четыре уровня, а для повышения
помехозащищенности - пятый уровень. Увеличение скорости при сохранении полосы
частот потребовало расширения динамического диапазона. Пятиуровневая схема
предъявляет более высокие требования к качеству сигнала, чем двух- и
трехуровневая. Для работы Gigabit Ethernet
предусмотрено наилучшее отношение сигнал / шум (SNR) на входе в приемник, чем у любого из действующих
протоколов.
Еще один резерв - число пар. Чтобы обеспечить 1000 Мбит/с, задействованы
все четыре пары, каждая из которых работает одновременно в обоих направлениях.
Поток битов разбивается на четыре и вновь соединяется в один, следовательно,
приходится учитывать еще один параметр. Разница во времени прохождения сигналов
по парам (сдвиг) не должна превышать определенного значения, чтобы правильно
собрать пакеты на входе в приемник.
Дуплексная передача добавила к перекрестным наводкам (NEXT) однонаправленные наводки (FEXT). Наводки однонаправленной передачи
каждой пары влияют на три смежные пары, что дает по 12 комбинаций FEXT на каждом конце линии. На рисунке
3.11 внизу однонаправленные наводки третьей пары отмечены стрелками сиреневого
цвета.
Кроме того, для оценки качества сигналов на входе в приемник
потребовалось измерять не только межпарные, но и суммарные наводки (Power Sum NEXT и Power Sum FEXT). В четырехпарном кабеле
насчитывается 36 комбинаций межпарных и 16 комбинаций суммарных наводок,
подлежащих контролю, - по 6 NEXT,
12 FEXT, 4 PS NEXT и по 4 PS FEXT на каждом конце линии.
Качество сигналов на входе в приемники каждой из пар определяют две
величины: отношение затухания к суммарным перекрестным наводкам (PS ACR) и отношение затухания к суммарным однонаправленным
наводкам (PS ELFEXT). В совокупности PS ACR и PS ELFEXT характеризуют превышение сигнала над
уровнем собственных шумов и отличаются от параметра сигнал / шум (SNR) на величину внешних наводок. На
рисунке 3.13 отношение PS ACR показано линией красного, а PS ELFEXT - линией синего цвета.
Возвратные потери учитывают отражения сигналов в результате
разбалансировкии изменений волнового сопротивления среды передачи и возникают в
каждой паре на каждом конце линии. Данный вид помех влияет на протоколы с
одновременной передачей и приемом сигналов по каждой паре. Баланс измеряется
как логарифмическая разность напряжения сигналов, подаваемых в противофазе на
каждый их проводников пары. Этот параметр не оказывает непосредственно влияния
на отношение сигнал / шум и не измеряется полевыми тестерами.
Результирующие параметры, характеризующие отношение мощности сигнала на
входе в приемник к мощности собственных шумов (ACR, PS ACR, ELFEXT и PS ELFEXT), вычисляют по простым формулам как
логарифмическую разность затухания и соответствующих наводок. Если учесть, что
все эти параметры измеряются в диапазоне частот вплоть до 350-600 МГц с шагом
0,1-00,225 МГц, на выходе появляется большой объем данных по каждой тестируемой
линии / каналу.
Рисунок 3.12 - Затухание и наводки канала класса D 2002
Рисунок 3.13 - Параметры канала класса D 2002
Параметры СКС заданы в диапазоне частот, определенном стандартами для
каждого класса. Для класса D -
это 100 МГц. Для отображения и вычисления относительных значений используется
логарифмическая шкала.
На рисунках 3.12 и 3.13 показаны параметры канала класса D второго издания данного ISO/IEC 11801. Для приложений с простейшей схемой передачи,
например, Fast Ethernet 100 Base TX, достаточно было знать всего три параметра - затухание,
наводки и их отношение, приведённые на рисунке 3.12. Учет и измерения других
видов собственных шумов, изображенных на рисунке 3.13, потребовалось для
обеспечения работы протокола Gigabit Ethernet 1000 Base-T.
Как видно из графиков, на частоте 100 МГц качество сигнала наихудшее.
Источники проблем - увеличениe
затухания сигнала (Attenuation) и
перекрестных наводок (NEXT).
В результате полезный сигнал превышает суммарный шум данного типа всего на 3,1
дБ или в два раза. Этого совершенно недостаточно для нормальной работы
приложений класса D.
Требования к среде передачи, определяемые особенностями работы
протоколов, разрабатываются организациями стандартизации, в частности Альянс Gigabit Ethernet.
Среда передачи локальных сетей должна обеспечить работу протоколов с
коэффициентом ошибок (BER - Bit Error Rate) не более 10-10. Для этого мощность
сигнала и его превышение над мощностью шумов для рабочих пар в эффективной
полосе частот должно быть в пределах значений, определенных для каждого
протокола. Следует обратить внимание на то, что полоса частот важнейших
приложений превышает частотный диапазон кабельной системы. Для ATM-155 требуется 155 МГц, для 1000Base-T - 125МГц, а категория 5 / класс D обеспечивают всего 100 МГц.
Стандарты кабельных систем допускают, определять заниженный уровень
функциональных параметров. Следует учесть, что стандарты задают значения линии
(канала) для максимальной длины и для худших пар. В большинстве случаев проблем
не возникает, благодаря меньшей длине, резерву линий и отдельных пар.
Если параметры протоколов известны, убедиться в соответствии можно,
анализируя результаты измерений. Это очень трудоемкий и неэффективный путь. Не
всякие результаты измерений позволяют это сделать. Только тестирование по
дополнительно заданным параметрам сетевых протоколов позволяет достоверно
подтвердить тот факт, что резерв параметров достаточен для бесперебойной работы
приложений.
В последнее время производители полевых тестеров включают требования
приложений в программное обеспечение приборов. Отдельные изготовители кабельных
систем дают гарантии на работу протоколов. В таблице 3.2 приведены 12 из 18
протоколов, параметры которых необходимо учитывать при тестировании кабельной
системы.
Таблица 3.2 -Требования сетевых протоколов к среде передачи
|
Протокол
|
Полоса частот,
МГц
|
Контакты:
перед.-прием
|
Сигнал / шум,
SNR, дБ
|
Перекр. нав.,
NEXT, дБ
|
Затухание, Att,
дБ
|
Сдвиг, Scew, нс
|
|
1000Base-T
|
1-128
|
4,5-1, 2-3,
6-7,8
|
19
|
Кат 5
|
Кат 5
|
50
|
|
100Base-TX
|
1-80
|
3,6-1,2
|
17
|
-29
|
-20
|
|
|
100VG-AnyLAN
|
1-100
|
3,6-4,5
|
17
|
-29
|
-13
|
|
|
ATM-155
|
1-155
|
1,2-7,8
|
-27,5
|
-24
|
|
|
ATM-51
|
1-16
|
1,2-7,8
|
16
|
-19,5
|
-14,5
|
|
|
ATM-25
|
1-16
|
3,6-4,5
|
10
|
-19,5
|
-14,5
|
|
|
100Base-T4
|
1-16
|
4,5-1, 2-3,
6-7,8
|
13,5
|
26
|
-12,5
|
50
|
|
10Base-T
|
1-16
|
3,6-1,2
|
14,5
|
-26
|
-11,5
|
|
|
TR-16, Active
|
1-20
|
3,6-4,5
|
14
|
-30
|
-16
|
|
|
TR-16, Passive
|
1-20
|
3,6-4,5
|
15,5
|
-34,5
|
-10
|
|
|
TR-4, Active
|
1-10
|
3,6-4,5
|
17,5
|
-36,5
|
-10
|
|
|
TR-4, Passive
|
1-10
|
3,6-4,5
|
17,5
|
-36,5
|
-19
|
|
Различие требований можно наглядно увидеть на графике, изображенном на
рисунке 3.14. Отношение затухания к перекрестным наводкам (ACR) каналов класса C, D и E
сравниваются с отношением сигнал / шум (SNR) сетевых протоколов. Среда передачи и приложения
класса С показаны зеленым цветом, класса D - синим. Параметры канала класса E, соответствующие проекту второго издания ISO/IEC 11801, изображены линией красного цвета.
Собственные помехи кабельной системы представляют серьезную проблему. На
частотах более 50-60 МГц среда передачи класса D не обеспечивает достаточного качество сигнала, требуемого
для таких приложений класса D как
1000BASE-T Gigabit Ethernet, 100BASE-TX Fast Ethernet, 100VG-ANY LAN и ATM 155. Это значит, что выбор кабельной системы
категории 5e / класса D не гарантирует беспроблемной работы современных приложений.
Ситуация со средой передачи и приложениями класса С аналогична. На частоте
более 8 МГц ACR канала класса С хуже, чем требуется
для протокола Ethernet 10 Base-T.
Рисунок 3. 14 - ACR
каналов 2002 и SNR приложений
На рисунке 3.15 слева показан перечень сетевых протоколов прибора WireScope 155, а справа - контролируемые
значения для выбранной строки. Как видим, для Gigabit Ethernet все пары являются передающими и
приемными, измерения проводятся в диапазоне частот 1-128 МГЦ с шагом 1 МГц.
Отношение сигнал / шум должно быть не менее 19 дБ, значения затухания и наводок
не должны превышать пределов категории 5, а сдвиг - 50 нс. Другие параметры,
влияющие на работу приложения, тестируются при выборе категории 5е или класса D 2000.
В данном случае требования Gigabit Ethernet 1000 Base-T даже более строгие, чем требуется фактически. Чтобы
обеспечить заданный коэффициент ошибок, отношение сигнал / шум в эффективной
полосе частот должно быть не менее определенного значения. Согласно логике
программы отношение сигнал / шум (SNR) должно находиться между двумя линиями, соответствующими нулевому и
максимальному значению затухания.
Рисунок 3.15 - Параметры протокола 1000 Base-T в
приборе WS155
Заданные пределы для Gigabit Ethernet могут
давать недостоверные результаты. Если на частоте 1 МГц происходит превышение
предела NEXT, прибор фиксирует отрицательный
результат для данного протокола. Фактически ACR на данной частоте составляет более 50 дБ, что в
тысячи раз и лучше, чем требуется. Данная ситуация типична для неэкранированных
систем, подверженных влиянию внешних помех. Электроинструмент, работающий на
соседнем этаже, может создавать помехи, фиксируемые тестером как превышение NEXT в диапазоне 1-5 МГц. Хотя данные
помехи совершенно не влияют на работу приложений, и результаты измерений будут
это подтверждать, итог для 1000 Base-T будет прямо противоположным.
Превышение сигнала над уровнем собственных шумов (ACR) можно сравнивать с отношением
сигнал / шум (SNR) только при отсутствии внешних
помех. Экранированные системы обеспечивают достаточную защиту от внешних помех,
поэтому сравнение данных параметров корректно.
Современные тестеры приведённые на рисунке 3.16 обеспечивают тестирование
в диапазоне 350-600 МГц и имеют наглядный интерфейс. Тестер DSP 4000 обеспечивает также мониторинг
трафика 10 BASE-T и 100 BASE-TX.
Результаты измерений тщательно контролируются с помощью специальной
программы. Линии / каналы тестируются до частоты 350 МГц и оцениваются на
соответствие категории 6 / классу E до частоты 250 МГц.
Рисунок 3.16 - Полевые тестеры
Следует отметить, что любой прибор допускает выбор пределов измерений.
Например, категория 5 / 5е, класс D, категория 6 или класс Е. Существуют и другие различия: предел категории
5е / класса D составляет 100 МГц, а приложений
класса D - 128-155 МГц. Логика тестирования
определяется установками. При выборе предела приложений (NETS) прибор проведет измерения
параметров, показанных на рисунке 5, до частоты 100 МГц с шагом, определенным
стандартом TSB 95. До 128 МГц все пары будут
проверяться на соответствие SNR и
сдвиг с шагом 1 Мгц и до 155 МГц - будут оцениваться только две пары,
подключенные к контактам 1,2-77,88, на пределы SNR и значений затухания и перекрестных наводок, показанных
в таблице 3.2 [14].
4. Охрана труда
Обеспечение лазерной безопасности при монтаже системы передачи данных.
Согласно трудовому и экологическому законодательству Республики Беларусь
вопросы безопасности новых технологий, средств производства и защиты окружающей
среды должны решаться, прежде всего, на стадии проектирования. Поэтому
заключительным этапом разработки системы передачи данных предприятия является
выявление потенциально опасного для здоровья человека оборудования,
используемого при построении и функционировании системы.
В спроектированной системе передачи данных используются оптоволоконные
трансиверы и конвертеры, которые генерируют монохроматическое остронаправленное
излучение с длиной волны l = 1300 нм. Основным поражающим фактором системы является
воздействие на организм человека оптическим излучением из лазера, а также из
оптического волокна.
Воздействие лазерного излучения на организм человека.
Опасность лазерного излучения обуславливается как свойствами самого
излучения, так и свойствами организма и отдельных органов человека.
Биологические эффекты лазерного излучения делятся на две группы:
первичные (органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых
тканях); вторичные (неспецифические изменения, возникающие в организме в ответ
на облучение).
Наибольшую опасность лазерное излучение представляет для зрения. Такие
структуры глаза, как роговица и хрусталик, легко повреждаются и теряют
прозрачность под действием излучений различных диапазонов спектра - от
ультрафиолетового до СВЧ. В спектральном диапазоне 400 - 1400 нм опасность для
зрения резко возрастает, так как для этих длин волн оптические среды глаза
являются прозрачными, и оптическая система глаза фокусирует попадающее во
входной зрачок глаза излучение на плоскость сетчатки. Это ведет к тому, что
освещенность сетчатки может превысить освещенность роговицы во много раз [15].
В основу классификации лазеров положена степень опасности лазерного
излучения для обслуживающего персонала. По этой классификации лазеры разделены
на 4 класса:
класс 1 (безопасные) - выходное излучение не опасно для глаз;
класс 2 (малоопасные) - опасно для глаз прямое или зеркально отраженное
излучение;
класс 3 (среднеопасные) - опасно для глаз прямое, зеркально, а также
диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и
(или) для кожи прямое или зеркально отраженное излучение;
класс 4 (высокоопасные)- опасно для кожи диффузно отраженное излучение на
расстоянии 10 см от отражающей поверхности.
Предупреждение поражений лазерным излучением включает систему мер
инженерно-технического, планировочного, организационного,
санитарно-гигиенического характера.
При использовании лазеров 2-3 классов в целях исключения облучения
персонала необходимо либо ограждение лазерной зоны, либо экранирование пучка
излучения. Экраны и ограждения должны изготавливаться из материалов с
наименьшим коэффициентом отражения, быть огнестойкими и не выделять токсических
веществ, при воздействии на них лазерного излучения.
Лазеры 4 класса опасности размещаются в отдельных изолированных
помещениях и обеспечиваются дистанционным управлением их работой.
К индивидуальным средствам защиты, обеспечивающим безопасные условия
труда при работе с лазерами, относятся специальные очки, щитки, маски,
обеспечивающие снижение облучения глаз до ПДУ.
Средства индивидуальной защиты применяются только в том случае, когда
коллективные средства защиты не позволяют обеспечить требования санитарных
правил.
Оптоволоконные трансиверы и конвертеры используемые в спроектированной
системе можно отнести к первому классу. Допустимые пределы излучения лазерных
приборов, относящихся к первому классу в спектральной области от 400 до 1400
нм, для которой возможно как точечное, так и протяженное повреждение сетчатки,
характеризуются значениями в двух аспектах - энергетическом (в ваттах или
джоулях) и яркостном приведены в таблице 4.1.
сеть программный кабельный связь
Таблица 4.1 - Пределы излучения лазерных приборов.
|
Длина волны
|
Мощность
излучения
|
|
мкм
|
Вт
|
Вт м -2
|
|
1,3
|
5*10 -2
|
103
|
Для каждого режима работы лазера и его спектрального диапазона
регламентируют предельно допустимый уровень излучения. Нормируемыми параметрами
с точки зрения опасности лазерного излучения являются энергия W (таблица 4.2) и мощность P излучения, прошедшего ограничивающую
апертуру диаметрами dа=1,1 мм (в спектральных диапазонах I и II) и dа=7 мм (в диапазоне II); энергетическая экспозиция H и облученность E, усредненные по ограничивающей
апертуре:
H=W/Sa;
E=P/Sa,
где Sa - площадь ограничивающей апертуры.
Таблица 4.2 - Предельные дозы при однократном воздействии на глаза
лазерного излучения
|
Длина волны l, нм
|
Длительность
воздействия t, с
|
WПДУ,
Дж
|
|
1000<l£1400
|
t£10-9
|
|
|
10-9<t£5×10-5
|
10-6
|
|
5×10-5<t£1
|
|
Для спроектированной системы (t=1c):
WПДУ
= 7,4 
Дж ( 4.2 )
По степени зашиты персонала от воздействия лазерного излучения условия и
характер труда при эксплуатации лазерных изделий независимо от класса изделия
подразделяются:
А) оптимальные - исключающие воздействие на персонал лазерного излучения;
Б) допустимые - уровень лазерного излучения, воздействующего на персонал,
меньше предельно допустимого уровня.
В) вредные и опасные - уровень лазерного излучения, воздействующего на
персонал, превышает предельно допустимый уровень.
При обслуживании и монтаже лазерных изделий необходимо руководствоваться
требованиями безопасности. Выполнение следующих требований безопасности должно
обеспечивать исключение или максимальное уменьшение возможности облучения
персонала лазерным излучением, а также воздействия на него других опасных
факторов.
К ремонту, наладке и испытаниям лазерных изделий допускать лиц, имеющих
соответствующую квалификацию и прошедших инструктаж по технике безопасности в
установленном порядке.
К работе с лазерными изделиями допускать лиц, достигших восемнадцати лет,
не имеющих медицинских противопоказаний, прошедших курс специального обучения в
установленном порядке работе с конкретными лазерными изделиями и аттестацию на
группу по охране труда при работе на электроустановках с соответствующим
напряжением.
Для эксплуатации изделий выше класса 2 назначить лицо, ответственное за
охрану труда при их эксплуатации.
Лазерные изделия, находящиеся в эксплуатации, подвергать регулярной
профилактической проверке. При проведении профилактической проверки следует
обращать особое внимание на безотказность работы всех защитных устройств,
надёжность заземления.
Предупреждение поражений лазерным излучением включает систему мер
инженерно-технического, планировочного, организационного,
санитарно-гигиенического характера [16].
К организационным защитным мероприятиям относятся:
Организовать рабочие места и все необходимые защитные мероприятия с
учетом специфики конкретных обстоятельств использования лазерных установок.
Обучить персонал и определить методы контроля знаний правил техники
безопасности.
Организовать медицинский контроль.
Технические мероприятия и средства защиты подразделяются на коллективные
и индивидуальные. Коллективные включают в себя:
средства нормализации внешней среды;
автоматические системы управления технологическим процессом;
использование предохранительных устройств, приборов, различных ограждений
лазерно-опасной зоны;
использование телеметрических и телевизионных систем наблюдения;
применение заземления, зануления, блокировки.
Лазер применяемый в данной системе передачи информации относится к
первому классу опасности с максимальной мощностью 1,5 мВт, а следовательно его
выходное излучение не опасно для глаз. Однако при замене данного лазера 1-го
класса на более мощный необходимо принять меры по защите органов зрения
персонала от лазерного излучения согласно приведённым выше рекомендациям.
5. Оценка эффективности внедрения системы передачи информации предприятия
"Минские тепловые сети" в сферу эксплуатации
В ходе дипломного проекта разработана система передачи информации
предприятия "Минские тепловые сети". Она включает в себя локальную
вычислительную сеть предприятия "Минские тепловые сети", созданную на
основе кабеля UTP категории 5е, а также вычислительную
сеть на основе одномодового тридцати двух жильного оптического кабеля
соединяющую здание "Минские
тепловые сети" со зданиями " Минскэнерго" и "ТЭЦ-2".
Разработка системы передачи информации обусловлена моральным износом
существующей вычислительной сети и неспособностью этой сети отвечать
современным потребностям пользователей, а также сложностью обслуживания и
ремонта.
Система передачи информации разработанная в рамках дипломного проекта
позволит снизить затраты на проведение ремонтных работ, улучшить качество
передаваемого сигнала, что приведёт к увеличению производительности труда
служащих и, как следствие, к экономии фонда оплаты труда.
Экономическая целесообразность инвестиций в сфере эксплуатации нового
изделия осуществляется на основе расчета и оценки следующих показателей:
- чистая дисконтированная стоимость (ЧДД);
срок окупаемости инвестиций (ТОК);
рентабельность инвестиций (Ри).
Для оценки экономической эффективности инвестиционного проекта по
производству нового изделия необходимо:
) рассчитать результат (Р) от внедрения нового изделия в эксплуатацию,
который представляет собой прирост чистой прибыли и амортизационных отчислений;
) рассчитать инвестиции в приобретение нового изделия;
) рассчитать показатели эффективности инвестиций в сфере эксплуатации
нового изделия.
Затраты в сфере эксплуатации представляют собой единовременные
капитальные вложения на приобретение, транспортировку, монтаж, наладку и пуск
нового изделия.
Для определения капитальных вложений необходимо рассчитать себестоимость
и отпускную цену нового изделия.
Для организации системы передачи информации предприятия "Минские
тепловые сети" необходимо закупить необходимо закупить сетевое
оборудование и комплектующие изделия.
Результаты расчета затрат представлены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Расчёт затрат на комплектующие изделия и полуфабрикаты
|
Наименование
комплектующего или полуфабриката
|
Количество , шт.
|
Цена, руб
|
Сумма, руб
|
|
1 Оптический кабель ДПТ, 32
волокна,1300 м
|
1
|
5900000
|
5900000
|
|
2 SFP модуль D-Link
|
3
|
369000
|
1107000
|
|
3Коммутатор D-Link Gigabit DGS-1224T/GE Smart Switch
|
|
88000
|
2655000
|
|
4 Коммутатор D-Link DES-1252, 48 портов
|
4
|
1073000
|
4292000
|
|
5 Патч-корд
дуплексный Patch LC-LC-SM-D-1,5
|
18
|
40150
|
722700
|
|
6 Оптический кросс стоечный
19 дюймов
|
3
|
49350
|
148000
|
|
7 Шкаф
телелекоммуникационный 19 дюймов, навесной
|
3
|
310000
|
930000
|
|
8 Кабель UTP 5e
cat. IPnet 305м
|
22
|
252000
|
5544000
|
|
9 Вилка RJ-45
|
170
|
450
|
76500
|
|
10 Розетка RJ-45
|
170
|
7000
|
1190000
|
|
11 Комплектующие
для монтажа
|
|
|
1000000
|
|
12 Коннектор LC
|
128
|
9410
|
1204300
|
|
Всего
|
|
|
24769500
|
|
Всего с
транспортно-заготовительными расходами
|
|
|
27246450
|
Расчет часовой тарифной ставки, соответствующей i-му разряду, осуществляется по формуле 5.1 [16]:
, (5.1)
где 
- часовая тарифная ставка первого разряда, которая
определяется делением месячной тарифной ставки первого разряда на количество
часов работ.
Расчёт основной заработной платы представлен в таблице 5.2.
Таблица 5.2 - Расчет основной заработной платы производственных рабочих
|
Вид работ
(операции)
|
Разряд работ
|
Часовая тарифная
ставка, руб
|
Норма времени по операции,
ч
|
Прямая зарплата
(расценка), руб
|
|
1. сборочно-монтажные
|
7
|
2480
|
120
|
297600
|
|
2. настроечные
|
12
|
3469
|
30
|
104070
|
|
Итого
|
|
|
|
401670
|
|
Премия 30%
|
|
|
|
120501
|
|
Основная
заработная плата
|
|
|
|
522171
|
Месячная тарифная ставка первого разряда на предприятии "Минские
тепловые сети" составляет 215000 рублей.
-
тарифный коэффициент, соответствующий i-му разряду
= 2,84
= 2,03
= 215000/176=1222 (рублей)
Результаты расчета остальных статей затрат и себестоимости представлены в
таблице 5. 3.
Таблица 5.3 - Расчёт себестоимости и
отпускной цены единицы продукции
|
Наименование
статьи затрат
|
Условное
обозначение
|
Значение, руб
|
Примечание
|
|
Покупные
комплектующие изделия
|
РК
|
27246450
|
|
|
Основная заработная плата
производственных рабочих
|
З0
|
522171
|
|
|
Дополнительная заработная
плата производственных рабочих
|
ЗД
|
78326
|
 Нд=15%
|
|
Отчислении на социальные
нужды (отчисления в фонд социальной защиты населения и обязательное
страхование)
|
РСОЦ
|
210173
|
 , Нсоц = 34% + 1%
|
|
Накладные
расходы
|
РОБП
|
783257
|
 Ннакл=150%
|
|
Производственная
себестоимость
|
СПР
|
28840376
|
СПР= РК +
З0 + ЗД + РСОЦ + + Рнакл
|
|
8. Коммерческие
расходы
|
РКОМ
|
1442019
|
 Нком= 5%
|
|
Полная
себестоимость
|
СП
|
30282395
|
СП=СПР
+ РКОМ
|
Затраты на транспортировку, монтаж, наладку и пуск инвестиции в новое
изделие находят из формулы 5.2:
ИОБ= КТМНП × СС, (5.2)
где Ктмнп - коэффициент, учитывающий затраты на транспортировку, монтаж,
наладку и пуск(Ктмнп=1.15).
Иоб=34824754 рублей
Результатом (Р) в сфере эксплуатации нового изделия является прирост
чистой прибыли и амортизационных отчислений. Прирост чистой прибыли
представляет собой экономию затрат на заработной плате обслуживающего
персонала. Экономия на заработной плате обслуживающего персонала представлена в
таблице 5.4.
Таблица 5.4 - Расчет экономии на эксплуатационных издержках
|
Наименование
издержек
|
Формулы для
расчета
|
Сумма, руб
|
|
Экономия на заработной
плате обслуживающего персонала с начислениями
|
Эобс = Кпр *
Чобс * (Тобс ст - Тобс нов) * Тсч * (1 + Нд/100)*(1+Нно/100), где Кпр - коэффициент премий 1,5 ; Чобс -
численность обслуживающего персонала, (Чобс= 6 чел).; Тобс ст, Тобс нов -
время, затрачиваемое на обслуживание используемой старой и новой техники,
Тобс ст=4ч,Тобс нов = 2,5ч; Тсч - среднечасовая тарифная ставка
обслуживающего персонала,(Тсч=3469руб./ч); Нд - норматив дополнительной
заработной платы, (10%); Нно - норматив отчислений от фонда оплаты труда,
(35%).
|
18359821
|
Прирост чистой прибыли рассчитывается по формуле 5.3:
Пч = 
(1- Нп/100), (5.3)
где n - виды затрат, по которым получена
экономия;
Эi - сумма экономии, полученная за счет
снижения i-го вида затрат, рублей;
Нп - ставка налога на прибыль, 24%.
Прирост чистой прибыли по годам эксплуатации имеет одинаковое значение.
Пч = 13352597*(1-0,24) =12851875 рублей
Амортизационные отчисления (А) являются источником погашения инвестиций в
приобретение нового изделия.
Расчет амортизационных отчислений осуществляется по формуле 5.4:
А = НА- ИОБ/100 (5.4)
где НА - норма амортизации используемой
техники, (10%);
ИОБ - инвестиции в новое изделие (ИОБ=34824754).
А=3482475 рублей
При оценке эффективности инвестиционных проектов необходимо осуществить
приведение затрат и результатов, полученных в разные периоды времени, к
расчетному году, путем умножения затрат и результатов на коэффициент
дисконтирования 
, который определяется по формуле 5.5:
, (5.5)
где 
- требуемая норма дисконта, 15%;
- порядковый номер года, затраты и результаты которого
приводятся к расчетному году;
- расчетный год, в качестве расчетного года принимается год
вложения инвестиций, = 1.
Расчет чистого дисконтированного дохода за четыре года реализации проекта
и срока окупаемости инвестиций представлены в таблице 5.5.
Таблица 5. 5 - Экономические результаты работы предприятия
|
Наименование
показателей
|
Един. измер.
|
Усл. обоз.
|
По годам
производства
|
|
|
|
1-й
|
2-й
|
3-й
|
4-й
|
|
Прирост чистой
прибыли
|
Тыс. руб.
|
∆
|
12852
|
12852
|
12852
|
12852
|
|
Прирост
амортизационных отчислений
|
Тыс. руб
|
∆А
|
3482
|
3482
|
3482
|
3482
|
|
Прирост
результата
|
Тыс. руб
|
∆
|
16334
|
16334
|
16334
|
16334
|
|
Коэффициент
дисконтирования
|
|
|
1
|
0,87
|
0,76
|
0,66
|
|
Затраты
(инвестиции)
|
|
|
|
|
|
|
|
Инвестиции в приобретение
нового изделия
|
Тыс. руб
|
Иоб
|
34825
|
-
|
-
|
-
|
Тыс. руб
|
|
34824754
|
-
|
-
|
-
|
|
Чистый дисконтированный
доход по годам (п.4 - п.6)
|
Тыс. руб
|
|
12851875
|
11181
|
9767
|
8482
|
|
ЧДД нарастающим
итогом
|
Тыс. руб
|
|
42282669
|
-
|
-
|
-
|
Рассчитаем рентабельность инвестиций (РИ) по формуле 5.6:
(5.6)
=12851875/ 34824754*100%
=0,37%
где 
, рублей - среднегодовая величина чистой прибыли за расчетный
период, которая определяется по формуле 5.7:
, (5.7)
где 
- чистая прибыль, полученная в году t, руб.
= 12851875 рублей
В результате технико-экономического обоснования инвестиций по внедрению
системы передачи информации были получены следующие значения показателей их
эффективности:
) чистый дисконтированный доход за четыре года производства продукции
составит 42282669 рублей;
) все инвестиции окупаются на третий год;
) рентабельность инвестиций составляет 37%.
Таким образом, установка системы передачи информации предприятия
"Минские тепловые сети" является эффективным и инвестиции в его
производство целесообразны.
Заключение
В данного дипломного проектирования разработана система передачи
информации предприятия Минские тепловые сети. Система состоит из локальной
вычислительной сети административного здания, спроектированной на основе
неэкранированной витой пары, а также оптоволоконной сети соединяющей здания
предприятий "ТЭЦ-2", "Минскэнерго", "Минские тепловые
сети". Кабельная система соответствует стандарту на построение
структурированных кабельных систем для промышленных зданий - ANSI/EIA/TIA -
586B. Произведён анализ сетевого
оборудования, а также обоснования выбора программного обеспечения с
эргономической экспертизой программного обеспечения Traffic Inspector. Особое внимание в проекте уделено
возможности расширения системы передачи данных (подключение к системе сетевых
районов города Минска) благодаря прокладке тридцати двух жильного
оптоволоконного кабеля. Также в проекте рассмотрены вопросы по обеспечению
защиты от лазерного излучения, как основного поражающего фактора при монтаже и
наладке оптоволоконной кабельной системы и проведено технико-экономическое
обоснование внедрение проекта в сферу эксплуатации.
Список использованных источников
[1] Основы структурированных кабельных систем. В 2 т. / П. А.
Самарский. - М.: ДМК пресс, 2004.
[2] Олифер, В. Г. Компьютерные сети: принципы, технологии,
протоколы : учебник для ВУЗов / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. - СПб.: Питер,
2004. - 864 с.
[3] Шиндер, Т.В. Основы компьютерных сетей / Т. В. Шиндер, Д.
Л. Шиндер. - М.: Диалектика - Вильямс, 2002. - 656 с.
[4] Филимонов, А. Ю. Построение мультисервисных сетей Ethernet / А. Ю. Филимонов. - СПб.: БХВ -
Петербург, 2007. - 592 с.
[5] Кульгин, М. В. Компьютерные сети. Практика построения /
М. В. Кульгин .- СПб.: Питер, 2003. - 462 с.
[6] Пескова, С. А. Сети и телекоммуникации. / С. А. Пескова,
А. В. Кузин, А. Н. Волков. - М.: Академия, 2007. - 352 с.
[7] Microsoft [Электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа : http//www.microsoft.com/Rus/Windowsserver2003/.
[8] Smart-soft [Электронный ресурс]. - Электронные
данные. - Режим доступа : http//www.smart-soft.ru/.
[9] ГОСТ Р 50923-96 Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие
эргономические требования и требования к производственной среде. Методы
измерения.
[10] Lenservice [Электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа : http//www.lenservice.ru/.
[11] Поляк-Брагинский, А. В. Обслуживание и модернизация
локальных сетей / А. В. Поляк-Брагинский. - СПб.: Питер, 2005. -352 с.
[12] Семёнов, А. Б. Проектирование и расчёт структурных
кабельных систем и их компонентов / А. Б. Семёнов. - М.: Компания АйТи, 2003. -
416 с.
[13] Иванова, Т. И. Корпоративные сети связи / Т. И. Иванова.
- М.: Эко-Трендз, 2001. - 284с.
[14] Ecolan
[Электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа : http//www.ecolan.ru/.
[15] ГОСТ 12.1.031-81. Лазеры. Методы дозиметрического
контроля лазерного излучения.
[16] Старова, Л. И. Технико- экономическое обоснование
дипломных проектов: методическое пособие для студентов всех специальностей
БГУИР дневной и заочной форм обучения : в 4-х ч. Ч.3: Методика расчёта
экономической эффективности инновационных технологий / Л. И.Старова. -Мн.:
БГУИР, 2004. -64 с.