Проектирование локальной сети

Введение

кабель локальный сеть

С распространением электронно-вычислительных машин нетрудно предсказать рост в потребности передачи данных. На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров и более 80% из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как возможность пользоваться общими информационными, аппаратными и программными ресурсами, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм и производителей, работающих под разным программным обеспечением. Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.

Сеть Интернет становится все более популярной, однако настоящая популярность придет, когда к ней будет подключен каждый офис. Сейчас же наиболее массовым является телефонное соединение. Скорость его не превышает 56 Кбит/c, и поэтому пользоваться мультимедийными ресурсами Интернет практически невозможно - IP-телефонии, видео-конференциям, потоковому видео и другим аналогичным сервисам для нормальной работы требуются более высокие скорости. Сегодня появляются технологии, способные увеличить скорость подключения, но пока они дороги для индивидуального пользователя.

Целью данного проекта является внедрение локальной вычислительной сети на предприятие «ООО Дизайн-линк» по технологии 100VG-AnyLAN.

Для обеспечения стабильного функционирования сети сеть должна обладать надёжностью кабельных соединений, правильной топологией, грамотным выбором мест расположения оборудования. При этом важно обеспечить низкий бюджет проекта, чтобы сохранить доступность подключения. В данном проекте проработаны все аспекты для создания качественной, современной локальной компьютерной сети на предприятии, которые в настоящий момент имеют практическую реализацию и подтверждение правильности технических решений в виде стабильно функционирующей компьютерной сети на данном предприятии.

1. Описание предприятия

Описание предприятия. Предприятие «ООО Дизайн-линк». Вид деятельности: торговля строительными материалами.

Локальная сеть предприятия - это сеть, главным назначением которой является поддержание работы конкретного предприятия, владеющего данной сетью. Пользователями такой сети являются только сотрудники данного предприятия.

Вся информация передаётся по сети, тем самым облегчая условия работы сотрудников, у которых появляется возможность сделать больший объём работ, чем раньше, т.е. до внедрения сети.

В графической части представлен план здания (Приложение А), в котором находится предприятие. В будущем планируется расширение территории предприятия, если собственник даст на это согласие, и если офисы не будут заняты другими фирмами. Это является одной из причин использования технологии именно 100VG-AnyLAN, т.к. предприятие будет выкупать уже существующие сети, и неизвестно по какой технологии они строились. А Сеть 100VG-AnyLAN поддерживает форматы кадров традиционного Ethernet (802.3) и Token Ring (802.5). Своё название это технология получила как раз из того, что поддерживает эти распространённые технологии (Any LAN - любые сети).

2. Описание технологии 100VG-AnyLAN

В июле 1993 года по инициативе компаний AT&T и Hewlett-Packard был организован новый комитет IEEE 802.12, призванный стандартизовать новую технологию 100BaseVG. Данная технология представляла собой высокоскоростное расширение стандарта IEEE 802.3 (известного также как 100BaseT, или Ethernet на витой паре).

В сентябре компания IBM предложила объединить в новом стандарте поддержку Ethernet и Token Ring. Изменилось и название новой технологии - 100VG-AnyLAN.

В названии сети цифра 100 соответствует скорости 100 Мбит/с, буквы VG обозначают дешевую витую пару (Voice Grade), a AnyLAN - любая сеть.
В сети 100 VG-AnyLAN предусмотрены два режима обмена: полудуплексный и полнодуплексный.

Технология 100VG-AnyLAN сочетает в себе быстрый и простой доступ к данным (что характерно для Ethernet) и возможность контроля за задержкой информации и жесткое управление (что характерно для Token Ring) и позволяет примерно в 10 раз повысить скорость передачи информации, не изменяя инфраструктуры ни сети Ethernet, ни Token Ring. Поддержка стандартом 100VG-AnyLAN кадров Ethernet и Token Ring определяет легкость перехода на новые сети существующих сетевых приложений, облегчает межсетевое взаимодействие через маршрутизаторы и мосты, а также обеспечивает совместимость с анализаторами протоколов.

Максимальная скорость передачи данных по сети равна 100 Мбит/с. В качестве физической среды может использоваться только неэкранированная витая пара категорий 5, или 5е. В схему сетевого взаимодействия в технологии 100VG-AnyLAN введен новый метод доступа Demand Priority (приоритет запросов) и новая схема кодирования Quartet Coding (кодирование квартетом). Эта технология позволяет увеличить полосу пропускания и скорость передачи информации по сети без изменения существующей структуры сети и приложений.

В сети 100VG-AnyLAN используются два уровня приоритетов - низкий и высокий. Низкий приоритет соответствует обычным данным (файловая служба, служба печати, и т.д.), а высокий приоритет - данным, чувствительным к временным задержкам (например мультимедиа).

Приоритеты запросов имеют статическую и динамическую составляющие, т.е. станция с низким уровнем приоритета, долго не имеющая доступа к сети, получает высокий приоритет.

Каждый из коммутационных панелей сети 100VG-AnyLAN, а у нас их два, может настраиваться на работу с пакетами, имеющими формат Ethernet или Token Ring. При этом не допускается одновременная работа с пакетами обоих форматов. Если же имеются «разноформатные» сетевые сегменты, для их объединения используются мосты.

Запросы, передаваемые в сети 100VG-AnyLAN, обладают двумя уровнями приоритета:

Обычный уровень приоритета: используется обычными приложениями;

Высокий уровень приоритета: применяется приложениями, требующими быстрого обслуживания.

Вполне естесственно, что запросы с высоким уровнем приоритета обслуживаются раньше, чем запросы с низким уровнем. Если количество высокоприоритетных запорсов слишком велико, часть запросов с низким приоритетом переводится в категорию высокоприоритетных.

2.1 Достоинства и недостатки сети, построенной по технологии 100VG-AnyLAN

Основные примущества, обеспечиваемые в рассматриваемой нами сети 100VG-AnyLAN:

Высокая скорость передачи данных - 100Мбит/сек;

Совместимость с сетями Ethernet и Token Ring;

Централизованное управление обменом данных.

Недостатки сети 100VG-AnyLAN:

Высокая стоимость оборудования;

Для подключания к локальным сетям других типов требуется коммутатор, что приводит к дополнительному росту расходов;

Среда передачи данных (витая пара) обладает высокой чувствительностью к электромагнитным помехам, но в данном проекте рассматривается построение сети внутри здания, в котором никаких электромагнитных воздействий на кабель «извне» не поступает.

2.2 Расчёт PDV и PVV

Для того чтобы сеть работала корректно, необходимо, чтобы выполнялись три основных условия:

Удвоенная задержка распространения сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не превышает 575 битовых интервалов.

Сокращение межкадрового расстояния (Interpacket Gap Shrinkage) при прохождении последовательности кадров через все повторители не более, чем на 49 битовых интервалов (напомним, что при отправке кадров станция обеспечивает начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервалов).

Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы сети даже в случаях, когда нарушаются простые правила конфигурирования, определяющие максимальное количество повторителей и максимальную длину сегментов каждого типа.

В таблице 1 приведены данные, необходимые для расчета значения PDV для всех физических стандартов, взятые из справочника Technical Reference Pocket Guide (Volume 4, Number 4) компании Bay Networks.

Таблица 1 - Значения PDV для физических стандартов

Ниже приведена таблица, в которой отражена длина сегментов от рабочих станций (Таблица 2).

Таблица 2 - Длина сегментов от рабочих станций

Определение количества портов:

Кол-во портов = кол-во РМ * кол-во портов на 1 РМ

*2=68 портов

Рассчитаем среднюю длину сегмента сети

,

где  и  длины наименьшего, и наибольшего сегментов соответственно. При определении длины трасс необходимо добавить технологический запас величиной 5 м.

Определение общей длины кабеля:

Общая длина = средняя длина * кол-во портов

катушка = 500 м

*68=1632 м. - 4 катушки

Определение общего количества коммутационных панелей:

Кол-во коммутационных панелей = кол-во портов на этаже / кол-во портов в выбранной коммутационной панели

Выбираю коммутационную панель UTP, на 48 портов, RJ-45 cat 5e, 19», Neomax TWT 2U с возможностью установки 48 портов RJ-45 (8P8C). Панель предназначена для использования в распределительных пунктах магистральных и горизонтальной подсистем.обслуживает 40 портов: 40/48=0,8=> 1 комм. панельобслуживает 28 портов: 28/48=0,6=> 1 комм. Панель

Всего 2 панели.

Кол-во органайзеров 1U = кол-во используемых коммутационных панелей, т.е. 2 шт.

Определение необходимой высоты телекоммуникационного шкафа FD: Высота = (кол-во коммутационных панелей x 1U) + (кол-во органайзеров x 1U)

FD1 1·1U+1·1U=2U     1·1U+1·1U=2U

Выбираю коммуникационный настенный 19 шкаф 15U, 600x600, высота769 мм. (ProNet), дверь стекло.

Определение количества адаптеров:

Кол-во адаптеров = кол-во адаптеров для РМ + кол-во адаптеров для коммутационных панелей.

Кол.адап.= 68+68=136 адаптеров.

Выбираю проходной адаптер разъемного соединителя Hyperline PLUG-8P8C-U-C5-SH RJ-45.

Определение количества коммутационных шнуров:

Кол-во коммутационных шнуров = кол-во задействованных портов РМ + кол-во задействованных портов в коммутационной панели = 2 * кол-во портов РМ.

Кол.шнуров = 68*2=136 ком. шнуров.

Определение необходимого количества коннекторов:

Кол-во коннекторов = 4*кол-во портов

Кол.коннек.=4*68=272 коннектора

Выбираю коннекторы Hyperline PLUG-8P8C-UV-C5 RJ-45.

Кол-во розеток = кол-во РМ = 34 шт.

Выбираем розетку Hyperline RJ-45 2*RJ45, 8P8C, накладную, категория 5/5е.

Левым сегментом называется сегмент, в котором начинается путь сигнала от выхода передатчика (выход Tx) конечного узла. Затем сигнал проходит через промежуточные сегменты и доходит до приемника (вход Rx) наиболее удаленного узла наиболее удаленного сегмента, который называется правым. С каждым сегментом связана постоянная задержка, названная базой, которая зависит только от типа сегмента и от положения сегмента на пути сигнала (левый, промежуточный или правый). Кроме этого, с каждым сегментом связана задержка распространения сигнала вдоль кабеля сегмента, которая зависит от длины сегмента и вычисляется путем умножения времени распространения сигнала по одному метру кабеля (в битовых интервалах) на длину кабеля в метрах.

Общее значение PDV равно сумме базовых и переменных задержек всех сегментов сети. Значения констант в таблице даны с учетом удвоения величины задержки при круговом обходе сети сигналом, поэтому удваивать полученную сумму не нужно.

Левый сегмент 1: 15,3+2·0,113/м=15,526

Промежуточный сегмент 2 100Base-T: 42+25,5·0,113/м=4,8

Правый сегмент 4 100Base-T: 165+49·0,113/м=170,537

Сумма всех составляющих дает значение PDV, равное 190,8. Так как значение PDV меньше максимально допустимой величины 575, то эта сеть проходит по величине максимально возможной задержки оборота сигнала.

Теперь рассчитаем PVV:

Для расчета PVV также можно воспользоваться табличными значениями максимальных величин уменьшения межкадрового интервала при прохождении повторителей различных физических сред (таблица 5 взята из того же справочника, что и таблица 1).

Таблица 3 - Значения PVV для физических стандартов

Левый сегмент 1 100Base-T: дает сокращение в 10.5 битовых интервалов

Промежуточный сегмент 2 100Base-T: 8

Промежуточный сегмент 3 100Base-T: 8

Сумма этих величин даёт уменьшение межкадрового интервала, равное 26,5, что меньше предельного значения в 49 битовых интервалов. В результате смонтированная сеть будет работать корректно.

2.3 Топология

Объединяя в сеть несколько (больше двух) компьютеров, а в данном проекте их насчитывается 34, необходимо решить, каким образом соединить их друг с другом, другими словами выбрать конфигурацию физических связей, или топологию.

Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (компьютеры) и коммуникационное оборудование (например маршрутизаторы), а рёбрам - физические или информационные связи между вершинами.

Можно соединять каждый компьютер с каждым, или же связывать их последовательно, предполагая, что они будут общаться, передавая сообщения друг другу «транзитом». Транзитные узлы должны быть оснащены специальными средствами, позволяющими им выполнять эту специфическую посредническую операцию. В качестве транзитного узла может выступать как универсальный компьютер, так и специализированное устройство.

Поскольку 100VG-AnyLAN призвана заменить собой Ethernet и Token Ring, она поддерживает топологии, применяемые для этих сетей (логически общая шина и маркерное кольцо, соответственно). Физическая топология - обязательно звезда, петли или ветвления не допускаются.

Звездообразная топология образуется в случае, когда каждый компьютер подключается непосредственно к общему центральному устройству, называемому коммутационной панелью. В функции коммутационной панели входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем компьютерам сети. К недостаткам топологии звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения специализированного центрального устройства. Кроме того возможности по наращиванию количества узлов сети ограничиваются количеством портов панели. К достоинствам топологии звезда относится то, что в случае выхода из строя одного, или нескольких компьютеров, остальные продолжают работать в обычном режиме.

При каскадном подключении хабов между ними допускается только одна линия связи. Образование резервных линий возможно лишь при условии, что в каждый момент активна ровно одна.

Стандартом предусмотрено до 1024 узлов в одном сегменте сети, но из-за снижения производительности сети реальный максимум более скромен - 250 узлов. Похожими соображениями определяется и максимальное удаление между наиболее удаленными узлами - два с половиной километра.

К сожалению, стандартом не допускается объединение в одном сегменте систем, использующих одновременно форматы Ethernet и Token Ring. Для таких сетей предназначены специальные 100VG-AnyLAN мосты Token Ring-Ethernet. Зато в случае конфигурации 100VG-Ethernet сегмент Ethernet с обычной скоростью обмена (10 Мбит/сек) может быть присоединен посредством простого преобразователя скорости.

.4 Выбор типа кабеля

В качестве среды передачи данных в локальной сети чаще всего используют кабель. При выборе среды передачи данных для локальной стеи принимаются во внимание следующие факторы:

Стоимость монтажа и дальнейшего обслуживания;

Скорость передачи данных;

Наличие ограничений на дальность передаваемых данных (без учёта использования повторителей сигнала);

Безопасность передаваемой информации;

Чаще всего в качестве среды передачи данных используется витая пара. При монтаже сети на основе витой пары необходимо помнить об основных ограничениях сети:

Длина сегмента не должна превышать 100 м;

Количество компьютеров, подключаемых к сети, менее 1024;

Количество повторителей в сети - не более 3.

В данном случае затраты будут минимальными, хотя этому решению присущи свои недостатки, главный из которых заключается в низкой помехозащищённости. Зато эти недостатки окупаются простотой монтажа кабельной системы.

Витой парой называется скрученная пара проводов. Скручивание проводов снижает влияние внешних и взаимных помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. Остановились на неэкранированной витой паре категории 5е, потому что неэкранированная витая пара применяется для монтажа сети внутри здания. Был выбран кабель 5-й категории КССПв 2х2х0,52 5е, т.к. такие кабели специально разработаны для поддержки высокоскоростных протоколов, наример таких как 100VG-AnyLAN. Все кабели (неэкранированная витая пара) независимо от их категории выпускаются в 4-парном исполнении. Каждя из четырёх пар кабеля имеет определённый цвет и шаг скрутки. Обычно две пары предназначены для передачи данных, а две - для передачи голоса. Каждый из кабелей оканчивается разъемами типа RJ-45, которые чаще всего используются для подключения к сетевым интерфейсным картам и коммутаторам.

2.5 Прокладка кабеля для организации локальной сети

В офисе системного администратора установим коммутатор, от которого к рабочим станциям прокладываются линии. Кабель проложен в коробе. Предпочтительнее прокладывать кабель в коробах и снабжать их розетками, нежели тянуть кабель непосредственно в сетевую карту компьютера. Отсутствие коробов грозит повреждением кабеля в процессе эксплуатации, а отсутствие розеток чревато тем, что в случае повреждения придется заменить не полутораметровый отрезок, а несколько метров дорогостоящего кабеля.

Короб защищает кабель от механических повреждений, перепадов температур, пыли и влаги, что благотворно влияет на срок службы кабеля.

Основные правила прокладки кабеля

Прежде всего, необходимо подготовить кабель, затем обжать коннекторы. Поле этого можно подключать их к сетевым картам, подсоединяя кабель непосредственно к разъёмам на сетевых картах, используя для этого специальные вилки и розетки RJ-45.

Необходимо исключать ситуации, когда на кабель можно будет случайно наступить.

Нельзя прокладывать кабель возле электрощитов и отопительных элементов

Описание соединения типа RJ-45.

Рисунок 1 - Разъём типа RJ-45

Существует несколько вариантов взаимного расположения проводников относительно контактов коннектора. Для разведения проводов в разъемах и розетках RJ-45 существует два стандарта: T568A и T568B. Стандарт T568A предназначен для использования в системах передачи голоса, а T568B - для передачи данных. Хотя каждый из них способен работать как с голосом, так и с данными, лучше придерживаться соответствия стандартам.

Подключение пар к контактам с несоблюдением стандартов может привести к так называемому разделению пар, т.е. к ситуации, когда соединитель подключается таким образом, что пара состоит из проводов от двух разных скрученных пар. Такая конфигурация иногда позволяет сетевым устройствам обмениваться данными, но часто становится источником трудно диагностируемой проблемы - она подвержена не только избыточным переходным помехам, но и менее устойчива к внешним, в том числе периодически появляющимся в силу специфики расположения кабеля. Результат - ошибки при передаче данных. Такие разделенные пары позволяют выявить кабельные тестеры.

Рисунок 2 - Правильная обжимка «витой пары»

Ниже показано, как не должно выглядеть соединение кабеля и RJ-45 коннектора. Слева жилы слишком длинные и изоляция не доходит до держателя. Справа жилы слишком коротки и не доходят до контактной площадки.

Рисунок 3 - Неправильная обжимка «витой пары»

Рисунок 4 - Обжимной инструмент

2.6 Требования надежности локальной сети

Для повышения надежности локальной вычислительной сети и для создания должного уровня отказоустойчивости необходимо строго соблюдать следующие требования надежности:

при монтаже и настройке сети нужно строго соблюдать все стандарты и технические рекомендации производителей оборудования;

все коммуникационное оборудование и так же кабельная система должны быть заземлены и защищены от скачков напряжения;

весь сетевой кабель внутри зданий должен быть уложен в кабель каналы;

два раза в год обслуживающий персонал должен проводить профилактические мероприятия;

один раз в год обслуживающий персонал должен проводить полный осмотр всего оборудования;

- на серверах обязательно использовать источники бесперебойного питания.

3. Расчет локальной сети

При технико-экономическом обосновании внедрения новой системы необходимой частью проекта должен быть расчет капитальных вложений.

Сметная стоимость разработки локальной вычислительной сети - это сумма денежных средств, определяемых сметными документами, необходимых для ее осуществления в соответствии с проектом. Сметная стоимость локальной вычислительной сети, утвержденная подрядчиком и заказчиком, играет роль цены на данную сеть.

Локальная смета представляет собой первичный документ и составляется на монтажные работы, приобретение и монтаж оборудования. Сметная стоимость оборудования и материалов определяется на основании ведомостей на приобретение оборудования и материалов. Сметная стоимость оборудования, материалов и изделий определяется на основании ведомостей на приобретение оборудования, материалов и изделий и оптовых цен, которые указаны в прейскурантах цен на промышленную продукцию, а также временных, лимитных и договорных цен. Кроме того, могут использоваться каталоги цен различных фирм и информационные списки излишних и неиспользуемых материальных ценностей, предъявляемых к реализации предприятиями.

Таблица 4 - Перечень оборудования магистральной подсистемы

Заключение

В курсовом проекте на тему «Локальная сеть «ООО Дизайн-линк» на основе технологии 100VG-AnyLAN» были поставлены цели, и в результате работы эти цели были достигнуты.

В проекте: была описана структура предприятия; по литературным источникам описан и сделан вывод о выборе технологии 100VG-AnyLAN.

Также определены достоинства и недостатки технологии 100VG-AnyLAN; подобрано сетевое оборудование, дано: описание сетевых коммутационных панелей, кабеля, коннекторов. Приведён расчёт PDV (удвоенная задержка распространения сигнала) и PVV (суммарная величина уменьшения межкадрового интервала). Приведено обоснование выбора топологии «звезда», сделан выбор используемого кабеля «витая пара» категории 5e, описаны правила его обжима и прокладки.

Список используемой литературы

1) Андерсон К. Минаси М. Локальные сети. 2012

) Барановская Т.П., Лойко В.И. Архитектура компьютерных систем и сетей. 2003

) Ватаманюк А. «Домашняя и офисная сеть.» 2009

) Вишневский В.М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. 2005

) Горальски В. Технологии ADSL и DSL. 2005

) В.А. Девисилов «Охрана труда» 2011

) Ибе О. Сети и удаленный доступ. Протоколы, проблемы, решения. 2012

) Олифер В.Г., Олифер Н.А. «Компьютерные сети. Принципы. Технологии. Протоколы» 3-е издание. 2007

) Олифер В.Г., Олифер Н.А. Основы Сетей передачи данных. 2010

) А.П. Сергеев Самоучитель офисные и локальные сети 2006

) Смит Р. Сетевые средства Linux. 2009

) Таненбаум Э. Компьютерные сети. 2006

) стандарт IEEE 802.1x (взаимодействие сетей)

) стандарт IEEE 802.12 (Сети 100VG-AnyLAN)

) ГОСТ 2239-79

) ГОСТ 6825-91

) СНиП 23-05-05