Разработка мультисервисной вычислительной сети микрорайона поселка городского типа Струги Красные

 

Оглавление


Аннотация

Введение

Глава 1. Постановка задачи дипломного проектирования

1.1 Техническое задание

1.2 Анализ предпроектной ситуации

Глава 2. Аналитическая часть

2.1 Анализ вариантов решения поставленной задачи

2.2 Анализ распределенной вычислительной системы

2.2.1 Расчет информационного потока от Интернет-сервера

2.2.2 Расчёт информационного потока IP-телевиденья

2.3 Проектирование ЛВС

2.3.1 Выбор физической топологии сети

2.3.2 Выбор сетевой технологии

2.3.3 WiFi

2.3.4 Выбор структуры сети

2.3.4 Выбор архитектуры системы

Глава 3. Разработка компонентов вычислительной сети

3.1 Выбор способа прокладки кабеля и мест размещения узлов

3.1.1 Выбор мест размещения узлов

3.1.2 Выбор способа подключения коммутаторов, устанавливаемых в жилых помещениях, к центральной магистрали

3.2 Выбор коммутаторов

3.3 Выбор SFP-трансиверов

3.4 Выбор типа кабелей

3.5 Выбор Wi-Fi точки доступа

3.6 Выбор интернет сервера

3.7 Выбор комбинированной головной станции цифрового телевидения

3.8 Выбор источника бесперебойного питания

3.9 Выбор коммуникационного шкафа и оптического распределительного шкафа

Глава 4. Имитационное моделирование работы сети

4.1 Выбор системы имитационного моделирования

4.2 Структурная схема

4.3 Паспорта рабочих мест

4.4 Таблица информационных потоков

4.5 Построение модели

4.6 Анализ результатов моделирования

Глава 5. Экономическая часть

5.1 Определение затрат на создание и освоение системы

5.1.1 Затраты на оплату труда

5.1.2 Затраты на материальные средства

5.1.3 Затраты на основные средства

5.1.4 Затраты на электроэнергию

5.2 Определение затрат на эксплуатацию

5.3 Определение экономической эффективности проекта

5.4 Определение интегрального показателя эффективности

5.5 Определение срока окупаемости проекта

5.6 Основные технико-экономические показатели проекта

Глава 6. Вопросы охраны труда и техники безопасности

6.1 Общие положения

6.2 Меры безопасности при работе на высоте

6.3 Меры безопасности при работе с монтажными инструментами, механизмами и измерительными приборами

6.4 Правила техники безопасности при производстве отдельных видов работ

6.5 Организация рабочего места и создание благоприятных условий работы

6.7 Требования безопасности перед, во время и по окончании работы

6.7 Электробезопасность. Защитное зануление

Заключение

Список литературы


Аннотация


В данном дипломном проекте была рассмотрена задача разработки мультисервисной вычислительной сети микрорайона поселка городского типа Струги Красные. Проектируемая ЛВС предназначена в первую очередь для предоставления услуг доступа к сети интернет и просмотру IP-телевиденья жильцам микрорайона.

В ходе разработки дипломного проекта решены следующие задачи:

В первой главе определяются цели и задачи разрабатываемой ЛВС, происходит анализ требований и формируется техническое задание.

Во второй главе произведен анализ вариантов решения поставленной задачи, сделаны расчёты информационного потока с помощью математического моделирования, осуществлен выбор всех основных параметров ЛВС.

В третьей главе рассмотрены этапы внедрения локально-вычислительной сети и выбор компонентов реализации проекта на основании технического задания.

В четвёртой главе производится имитационное моделирование работы сети, на основании которого строятся выводы о правильности выбора основных параметров и сетевого оборудования.

В пятой главе производится расчет экономических показателей, стоимость проекта и сроков его окупаемости.

В шестой главе рассматривается техника безопасности при эксплуатации электронного оборудования, а также проработан вопрос обеспечения безопасных и комфортных условий труда.

Введение


На сегодняшний день в мире согласно Альманаха компьютерной промышленности существует более 650 миллионов компьютеров, и более 80 % из них объединены в различные информационно вычислительные сети, от малых локальных сетей в офисах, до глобальной сети интернет.

Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, Е-Маil писем и прочего) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей работающих под разным программным обеспечением.

Вычислительная сеть обладает возможностью распараллеливания вычислений, за счет чего достигается повышение производительности и отказоустойчивости (способности системы выполнять свои функции при отказах отдельных элементов аппаратуры и неполной доступности данных). Кроме того, распределенные системы - это:

лучшее соотношение производительность-стоимость;

совместное использование данных и устройств;

прозрачность предоставления услуг;

оперативный доступ к информации;

использование внешних данных;

интеграция информационных систем.

Главное доказательство актуальности и эффективности сетей - факт их повсеместного распространения.

Глава 1. Постановка задачи дипломного проектирования


1.1 Техническое задание


Цель: Целью данного проекта является разработка мультисервисной вычислительной сети жилого микрорайона посёлка Струги Красные.

Назначение проекта:

Данная вычислительная сеть предназначена для обеспечения пользователей бесперебойным доступом к сети интернет, к просмотру каналов цифрового телевиденья и коллективного использования информацией. Проектируемая сеть должна базироваться на передовых технологиях, быть гибкой, легко управляться и конфигурироваться, иметь модульное построение, а ее эксплуатация не должна быть связана со значительными затратами.

Требования к ЛВС:

.1.1.Функциональные требования к разрабатываемой сети

ЛВС должна обеспечивать совместный доступ всех пользователей к сетевым ресурсам.

Таким как:

§организация файлового обмена между пользователями;

§организация бесперебойной трансляции IP-телевиденья;

§организация доступа в Интернет;

§информационная безопасность.

1.1.2.Технические требования к разрабатываемой сети

ЛВС должна обеспечивать:

§скорость передачи сигнала цифрового телевиденья - 4,5 мегабит.

§скорость передачи сигнала цифрового телевиденья высокого качества - 15 мегабит в секунду.

§скорость передачи канала интернет не менее 5 мегабит в секунду;

1.1.3.Информационные требования к разрабатываемой сети

§Информация внутри ЛВС должна быть безопасной, доставляться абоненту без потери количества и качества.

.1.4.Требования к надежности ЛВС

§ЛВС должна обеспечивать бесперебойную работу пользователей, неполадки или сбои сети должны быть устранены в течение суток после их возникновения.

§Должно обеспечиваться резервное питание основного оборудования сети в случае отказа основного, а так же обеспечиваться безопасность активного оборудования в случае скачков напряжения и импульсных сетевых помех.

1.1.5.Требования к условиям эксплуатации:

окружающая температура - +5оС ? +50оС;

влажность - 20% ? 90%;

электропитание - 230В, 50 Гц от сети переменного тока.

.1.6.Требования к структурированным кабельным системам (СКС):

СКС должна быть выполнена в соответствии с международным стандартом ISO/IEC 11801 на кабельные системы (а точнее с приложением2 от 2002 года, описывающим изменения для стандарта 1000Base-T GigabitEthernet).


1.2 Анализ предпроектной ситуации


В настоящее время развитие информационных технологий в нашей стране растёт быстрыми темпами. Но обеспечение качественным доступом к сети интернет вне городов оставляет желать лучшего. На проектируемом объекте отсутствует локально-вычислительная сеть, доступ к сети интернет осуществляется по технологии dial-up, поэтому обеспечение пользователей надёжным доступом в интернет является приоритетной задачей. В микрорайоне существует сеть кабельного телевиденья, но она не обеспечивает полного покрытия территории и не способна передавать видеосигнал высокого качества. Приём телеканалов осуществляется с помощью четырёх спутниковых тарелок. Поэтому следующей задачей проектирования является обеспечение пользователей круглосуточным доступом к IP-телевиденью.

Будем считать, что одна квартира - это один пользователь. Исходя из рисунка 1.1 имеем:

в пятиэтажных домах на три подъезда №2, №4, №6, №8, №10 по 45 пользователей.

в двухэтажных домах на два подъезда №4А и №2Апо 12 пользователей.

Таким образом, суммарное количество пользователей равно 250.

Недалеко от жилых домов находится двухэтажное здание. На первом этаже располагается магазин, а на втором студия кабельного телевиденья. В студии кабельного телевиденья будет находиться центральный узел сети и оборудование для приёма и ретрансляции цифрового спутникового телевиденья.

Общий план микрорайона представлен на рисунке 1.1 План одного из этажей одного подъезда пятиэтажных и двухэтажных жилых домов представлен на рисунке 1.2., а план второго этажа дома №12 представлен на рисунке 1.3.


мультисервисная вычислительная сеть интернет

Рис 1.1 Общая схема микрорайона.


Рис.1.2 Этажный план одного подъезда.


Рис.1.3 План второго этажа дома №12 (серверная).


Глава 2. Аналитическая часть


2.1 Анализ вариантов решения поставленной задачи


Существует два основных метода проектирования и моделирования работы ЛВС: математический и имитационный.

Математическому моделированию предшествует создание концептуальной модели, определяющий объект, цель и условия моделирования. Изучение модели, заменяющей объект исследования, и выполненные над ней операции позволяют получить информацию о реальном объекте. Математическое моделирование можно разделить на аналитическое и имитационное. При аналитическом моделировании процессы функционирования элементов системы записываются в виде алгебраических соотношений и логических условий.

Характерной чертой массового обслуживания является случайный поток заявок и случайная продолжительность времени обслуживания. Поэтому прогноз относительно единичного события может быть только вероятностным. При совместном использовании ограниченных ресурсов возникают очереди. Многообразие приложений теории массового обслуживания определяет постоянно растущий интерес к ней, а сложность возникающих задач не позволяет получить исчерпывающие решения на базе аналитических методов даже при численной реализации последних. Этот метод достаточно громоздкий и не позволяет производить оперативный анализ изменений ЛВС. В таких ситуациях прибегают к имитационному моделированию, представляющему собой незаменимый инструмент анализа эксплуатационных и многих других проблем.

При имитационном моделировании алгоритм, реализующий модель, воспроизводит процесс функционирования системы во времени и пространстве. Результаты каждого шага моделирования могут интерпретироваться как состояние системы в определенный момент времени, а метод может быть определен как наблюдение во времени за характеристиками динамической модели системы.

Существует такой метод исследования как линейное программирование, но проблемой его использования является сложное программирование для распределенных систем.

Организация расчётов эффективности вычислительных систем с использованием универсальной математической модели функционирования сети позволяет построить достаточно много вариантов. Общими требованиями к ним считаются:

однозначность отображения аппаратного состава и основных взаимосвязей технических средств;

учёт основных особенностей многопрограммных режимов функционирования сети;

отображение стохастической природы и многофазного характера процессов функционирования.

Считается, что модели такого рода можно строить с помощью аппарата теории массового обслуживания.

Имитационное моделирование позволяет производить комплексную оценку оборудования и процессов (технологий, программного обеспечения), используемых в ЛВС. При этом воспроизводятся реальные процессы в объекте, исследуются особые случаи, воспроизводятся реальные и гипотетические критические ситуации. Основное достоинство имитационного моделирования - реальная возможность проведения экспериментов с исследуемым объектом, не прибегая к физической реализации, что позволяет предсказать и предотвратить большое число неожиданных ситуаций в процессе эксплуатации, которые могли бы привести к неоправданным затратам при их устранении.

При имитационном моделировании конкретной ЛВС возможно провести:

определение минимально необходимого, но обеспечивающего потребности передачи, обработки и хранения информации оборудования в настоящее время;

оценить необходимый запас производительности оборудования, обеспечивающего возможное увеличение производственных потребностей в ближайшее время;

выбрать несколько вариантов оборудования сегментов с учетом текущих потребностей, перспективы развития на основании критерия стоимости оборудования;

проверить работу вычислительной системы.

Построение имитационной модели является необходимым этапом при проектировании любой, т.к. позволяет существенно оптимизировать расходы, точнее подобрать оборудование, сэкономить достаточное количество времени и сил.


2.2 Анализ распределенной вычислительной системы


Прежде чем преступить к построению имитационной модели требуется произвести предварительный расчет процессов, происходящих в сети. Это делается для измерения минимальной пропускной способности сети, нагрузки на сервера, и уже на основании расчетов осуществляется окончательный выбор сетевой технологии и оборудования.

Для расчета процессов, происходящих в ЛВС, существует достаточно много разных методов: аналитические, методы сетей Петри, теории массового обслуживания (теории очередей), методы Эрланга. Для расчета двух режимов (информационного потока от простого обмена файлами и от баз данных) применим метод, который разработан с использованием вышеперечисленных методов и применяется для расчета отдельных процессов.

Проектируемая локально-вычислительная сеть будет содержать 250 рабочих мест, Интернет-сервер и сервер IP-телевиденья. При расчете информационных потоков были взяты усредненные размеры запрашиваемой информации и усредненное количество обращений, что связано с неодинаковой необходимостью тех или иных рабочих станций обращаться к серверам.


2.2.1 Расчет информационного потока от Интернет-сервера

В сети Интернет основная нагрузка ложится на рабочие станции пользователей, т.к. наборы данных для обработки передаются с сервера на рабочие станции, что характеризует большое значение информационного потока. Информационный поток определяется на основе размеров файлов необходимых для выполнения этих операций.

Средние размеры передаваемой информации и количество обращений к сети Интернет взяты при отслеживании работы пользователей.

Расчет сети будем производить по следующей формуле:



где - поток информации на одного пользователя, килобит в секунду;

- размер передаваемого файла по сети, мегабайт;

- размер индексов передаваемых по сети, мегабайт;

- коэффициент для перевода мегабайт в килобит, k1 = 8192

- коэффициент для перевода часов в секунды, k1 = 3600

с - количество раз чтение/записи сутки

Во время пользования сетью Интернет будут передаваться файлы средним объёмом 4МБайт, а также индексы размером 0,5Мбайт, с периодичностью 2556 раз в сутки.



где - суммарный средний поток информации, килобит в секунду;

- поток информации на одного пользователя, килобит в секунду;

- количество пользователей сети:


=3998×250=999500 килобит в секунду


2.2.2 Расчёт информационного потока IP-телевиденья

При трансляции каналов цифрового телевиденья в локальную сеть, каждому каналу присваиваться уникальныйIP-адрес и они доступны для просмотра по запросу пользователя. Благодаря специальной форме широковещания, при которой сетевой пакет одновременно направляется определённому подмножеству адресатов - не одному (unicast), и не всем (broadcast), под названием multicast, который, при добавлении новых пользователей, не влечет за собой необходимое увеличение пропускной способности сети.

В проекте предусмотрено трансляция 43 каналов стандартной чёткости и 12 каналов высокой чёткости. Приём спутникового сигнала будет производиться со спутника ABS-1, спутникового оператора "Радуга ТВ". С данного спутника ведётся вещание каналов стандартной чёткости, поток информации 4500 килобит в секунду, и вещание каналов высокой чёткости, поток информации 15000 килобит в секунду. Трансляция каналов в локальную сеть будет производиться без перекодирования каналов, чтобы не избежать потери качества передаваемой картинки.

Таким образом, суммарная пропускная способность зависит от количества транслируемых каналов.



где - суммарный информационный поток цифрового телевиденья, килобит в секунду;

- информационный поток канала стандартной чёткости, 4500 килобит в секунду;

- информационный поток канала высокой чёткости, 15000 килобит в секунду;

- количество каналов стандартной чёткости;

- количество каналов высокой чёткости;

= 373500 килобит в секунду

Средний поток информации одного канала цифрового телевиденья:



где - суммарный информационный поток цифрового телефиденья, килобит в секунду;

- общее количество каналов;


= 6 790 килобит в секунду


Суммарный поток информации через центральный коммутатор:


=999500+373 500=1 373 00килобит в секунду


Суммарный поток информации через коммутатор, расположенный в жилых домах:



где - суммарный поток информации через коммутатор, килобит в секунду;

- поток информации на одного пользователя, килобит в секунду;

- средний поток информации одного канала цифрового телевиденья, килобит в секунду;

- количество пользователей, подключенных к коммутатору;


161 820 килобит в секунду


2.3 Проектирование ЛВС


При построении ЛВС в первую очередь требуется определиться с основными параметрами такими как: архитектура, физическая топология, сетевая технология, структура.


2.3.1 Выбор физической топологии сети

Топология сети определяется размещением узлов в сети и связей между ними. Из множества возможных построений выделяют следующие структуры:

) Топология "звезда". Каждый компьютер через сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству. Все сообщения проходят через центральное устройство, которое обрабатывает поступающие сообщения и направляет их к нужным или всем компьютерам. Звездообразная структура предполагает нахождение в центральном узле концентратора или коммутатора.

Достоинства "звезды":

простота периферийного оборудования;

каждый пользователь может работать независимо от остальных пользователей;

высокий уровень защиты данных;

легкое обнаружение неисправности в кабельной сети.

Недостатки "звезды":

выход из строя центрального устройства ведет к остановке всей сети;

высокая стоимость центрального устройства;

уменьшение производительности сети с увеличением числа компьютеров, подключенных к сети.

) Топология "кольцо". Все компьютеры соединяются друг с другом в кольцо. Здесь пользователи сети равноправны. Информация по сети всегда передается в одном направлении. Кольцевая сеть требует специальных повторителей, которые, приняв информацию, передают ее дальше; копируют в свою память (буфер), если информация предназначается им; изменяют некоторые служебные разряды, если это им разрешено. Информацию из кольца удаляет тот узел, который ее послал.

Достоинства "кольца":

отсутствие дорогого центрального устройства;

легкий поиск неисправных узлов;

отсутствует проблема маршрутизации;

пропускная способность сети разделяется между всеми пользователями, поэтому все пользователи гарантированно последовательно получают доступ к сети;

простота контроля ошибок.

Недостатки "кольца":

трудно включить в сеть новые компьютеры;

каждый компьютер должен активно участвовать в пересылке информации, для этого нужны ресурсы, чтобы не было задержек в основной работе этих компьютеров;

в случае выхода из строя хотя бы одного компьютера или отрезка кабеля вся сеть парализуется.

) Топология "общая шина". Предполагает использование одного кабеля (шины), к которому непосредственно подключаются все компьютеры сети. В данном случае кабель используется всеми станциями по очереди, т.е. шину может захватить в один момент только одна станция. Доступ к сети осуществляется путем состязания между пользователями. В сети принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать данные. Возникающие конфликты разрешаются соответствующими протоколами. Информация передается на все станции сразу.

Достоинства "общей шины":

простота построения сети;

сеть легко расширяется;

эффективно используется пропускная способность канала;

надежность выше, т.к. выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособности сети в целом.

Недостатки "общей шины":

ограниченная длина шины;

нет автоматического подтверждения приема сообщений;

возможность возникновения столкновений (коллизий) на шине, когда пытаются передать информацию сразу несколько станций;

низкая защита данных;

выход из строя какого-либо отрезка кабеля ведет к нарушению работоспособности сети;

трудность нахождения места обрыва.

) Топология "дерево". Эта структура позволяет объединить несколько сетей, в том числе с различными топологиями или разбить одну большую сеть на ряд подсетей. Разбиение на сегменты позволит выделить подсети, в пределах которых идет интенсивный обмен между станциями, разделить потоки данных и увеличить производительность сети в целом. Объединение отдельных ветвей (сетей) осуществляется с помощью устройств, называемых мостами или шлюзами. Шлюз применяется в случае соединения сетей, имеющих различную топологию и различные протоколы. Мосты объединяют сети с одинаковой топологией, но может преобразовывать протоколы. Разбиение сети на подсети осуществляется с помощью коммутаторов и маршрутизаторов.

Выбираем топологию звезда для достижения высокой производительности, легкой наращиваемости и высокого уровня защиты данных.


2.3.2 Выбор сетевой технологии

Сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети. Это некие правила работы, определяемые конкретным производителем.

Самыми популярными базовыми сетевыми технологиями являются:

) TokenRing - технология локальной вычислительной сети (LAN) кольца с "маркёрным доступом". Он использует специальный трёхбайтовый фрейм, названный маркёром, который перемещается вокруг кольца. Владение маркёром предоставляет право обладателю передавать информацию на носителе. Кадры кольцевой сети с маркёрным доступом перемещаются в цикле. Станции на локальной вычислительной сети (LAN) Tokenring логически организованы в кольцевую топологию с данными, передаваемыми последовательно от одной кольцевой станции до другой с управляющим маркером, циркулирующим вокруг кольцевого доступа управления. Максимальная скорость передачи данных равна 4,16 мегабит в секунду.

Сети TokenRingявляются детерминистическими сетями. Это означает, что можно вычислить максимальное время, которое пройдет, прежде чем любая конечная станция сможет передавать. Эта характеристика, а также надежность, делают сеть TokenRing идеальной для применений, где задержка должна быть предсказуема и важна устойчивость функционирования сети. Примерами таких применений является среда автоматизированных станций на заводах.

) Ethernet. Основной принцип, положенный в основу Ethernet, - случайный метод доступа к разделяемой среде передачи данных. Для различных спецификаций Ethernet максимальная битовая скорость не менее 10 мегабит в секунду, максимальная длина сети - не менее 200 метров.

Технологии Fast и GigabitEthernet являются разновидностями технологии Ethernet. Все разновидности Ethernet используют один и тот же метод разделения среды передачи данных - метод CSMA/CD (carrier-sense-multiply-accesswithcollisiondetection - метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий). Данный метод применяется в сетях с логической общей шиной, и все компьютеры имеют непосредственный доступ к общей среде, потому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Одновременно все компьютеры имеют возможность немедленно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать в общую среду. Работает этот метод доступа так: если узел сети хочет осуществить передачу в сеть, то он проверяет сеть на наличие в ней сигнала передачи данных других узлов. Если такового узел не обнаруживает, то он начинает процесс передачи, и в течении своей передачи узел все время ведет контроль сети на наличие появления чужих сигналов. Если два узла начинают процесс передачи одновременно, то это называется "коллизия". Когда передающий узел узнает о "коллизии", то он передает сигнал в сеть "наличие коллизии". После этого все передающие узлы прекращают передачу на отрезок времени случайного характера, носящий название "время задержки повторной передачи". После истечения этого периода происходит повторная передача, и если последующие попытки также заканчиваются неудачей, то узел повторяет их до 16 раз, после чего отказывается от передачи.

MAC-уровень Ethernet характеризуется так называемыми MAC-адресами, которыми идентифицируется каждый сетевой интерфейс узла сети. Он предоставляется каждой сетевой карте, представляет собой уникальный 6-байтовую последовательность и записывается обычно в виде шести пар шестнадцатеричных цифр, например 18-А0-02-2D-BC-01. Первый бит старшего байта адреса назначения определяет, является ли адрес индивидуальным (unicast), в этом случае он равен 0, или групповым (multicast), в этом случае 1. Второй бит старшего байта адреса определяет способ назначения адреса - централизованный или локальный. Если этот бит равен 0, то адрес назначен централизованно, с помощью комитета IEEE. Комитет IEEE распределяет между производителями оборудования организационно уникальные идентификаторы (OUI), в итоге на одного производителя оборудования приходится 16 миллионов вариантов адресов для присвоения их выпускаемому оборудованию.

) FDDI (оптоволоконный интерфейс распределенных данных). Во многом основывается на технологии TokenRing. Строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Наличие двух колец - основной способ повышения отказоустойчивости сети. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки только первичного кольца. В случае обрыва кабеля или отказа узла первичное кольцо объединяется совторичным, вновь образуя единое кольцо. Максимальная длина сети 200 км. Максимальная пропускная способность 100 Мбит/с. Для создания небольшой сети предприятия эта технология слишком дорога.

) DOCSIS (стандарт передачи данных по коаксиальному (телевизионному) кабелю). Этот стандарт предусматривает передачу данных абоненту по сети кабельного телевидения с максимальной скоростью до 42 Мбит/с. (при ширине полосы пропускания 6 МГц и использовании многопозиционной амплитудной модуляции 256 QAM) и получение данных от абонента со скоростью до 10,24 Мбит/с. Он призван сменить господствовавшие ранее решения на основе фирменных протоколов передачи данных и методов модуляции, несовместимых друг с другом, и должен гарантировать совместимость аппаратуры различных производителей.

Стандарт DOCSIS 1.1 дополнительно предусматривает наличие специальных механизмов, улучшающих поддержку IP-телефонии, уменьшающих задержки при передаче речи (например, механизмы фрагментации и сборки больших пакетов, организации виртуальных каналов и задания приоритетов).

DOCSIS имеет прямую поддержку IP протокола с нефиксированной длиной пакетов, в отличие от DVR-RC, который использует ATMCelltransport для передачи IP пакетов (то есть, IP пакет сначала переводится в формат ATM, который затем передаётся по кабелю; на другой стороне производится обратный процесс).

Передача данных "сверху вниз" - к пользователю, или в Downstream-канале - выполняется передающим устройством головного оборудования, называемым CMTS - CableModemTerminationSystem; в упрощённом случае вся полоса делится между всеми пользователями, которые в данный момент принимают данные, поэтому доступная в каждый момент времени полоса для конкретного пользователя может "плавать" в широких пределах. Передача информации "снизу вверх" (в Upstream-канале) может выполняться кабельным модемом. До появления стандарта DOCSIS 3.0 полоса на одного пользователя в Downstream-канале составляла примерно не более 25 Мбит/с, в Upstream-канале - не более 10 Мбит/с. Это обусловлено невозможностью выделения всех тайм-слотов на одно абонентское устройство.

Главное отличие DOCSIS 3.0 от 2.0 в том, что в DOCSIS 3.0 каналы на кабельном модеме можно объединять, тем самым увеличивая скорость доступа. Объединяются до 16 прямых и 8 обратных (2008 г.). Также в DOCSIS 3.0 появилась поддержка multicast, шифрования AES и др.

Если в проектируемая вычислительная сеть будет основана на технология TokenRing, то она не будет обеспечивать клиентов необходимой скоростью передачи данных, а построение сети по технологии FDDIпотребует больших материальных затрат и в пределах проектируемого микрорайона использование технологии FDDIне будет иметь смысл. Технология DOCSIS является менее затратной, так как она использует сеть кабельного телевиденья, но передача данных между пользователями обязательно требует наличия сервера, что снижает надёжность сети. Технология Ethernet предполагает подключение пользователей на высоких скоростях, не требует использования отдельного сервера для передачи данных и менее затратная, чем FDDI. Эта технология наиболее подходящая для проектируемой сети.

В настоящее время широко применяются такие варианты Ethernet как FastEthernet и GigabitEthernet, они соответственно поддерживают скорость передачи данных 100 и 1000 Мбит/с.

На физическом уровне технология Ethernet использует в качестве среды передачи коаксиальный кабель, кабель типа "витая пара" и оптическое волокно. Так как для данного проекта актуальны физические уровни Fast и GigabitEthernet, то они и будут рассмотрены.

Основой гигабитного Ethernet является стандарт IEEE 802.3z, который был утвержден в 1998 году. Именно этот стандарт смог вывести гигабитный Ethernet из серверных комнат и магистральных каналов, обеспечив его применение в тех же условиях, что и 10/100 Ethernet.

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара и оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:

Стоимость монтажа и обслуживания;

Скорость передачи информации;

Ограничения на величину расстояния передачи информации без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров);

Безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость и безопасность передачи данных.

По технологии 1000Base-Т для гигабитного Ethernet необходимо использовать волоконно-оптический кабель для соединения коммутаторов, расположенных в жилых домах, с центральным коммутатором, расположенным в серверной и экранированный медный кабель категории 6, который будем использоваться для соединения Wi-Fi точки доступа с коммутатором.

Для выбора среды передачи между рабочими станциями и коммутационным оборудованием, расположенным в жилых домах, будем исходить из стандарта ISO/IEC 11801: на участке "активное сетевое коммутационное оборудование - рабочая станция" выбран FastEthernet, который поддерживает длину линии связи на медном кабеле витая пара (twistedpair) категории 5 до 100 м. Кабель витая пара представляет собой скрученные витые пары, наиболее распространен вид кабеля с четырьмя парами жил. Существуют два основных вида витой пары - это неэкранированная и экранированная витая пара (UTP (unshieldedtwistedpair) и STP (shieldedtwistedpair)). Экранирование кабеля требуется при потребности в снижении электромагнитного излучения и в повышении помехозащищенности. Но на практике наиболее широко используется именно кабель UTP, ввиду его более высокого удобства и простоты при монтаже и более низкой стоимости. Категория 5 обеспечивает требуемые параметры кабеля по стандарту TIA/EIA-568-A до частоты 100 Мгц.

Для построения сети используется кабель типа UTP, соответствующий категории 5е (категория 5е - это расширенный вариант категории 5, и имеет полосу пропускания до 160 Мгц). Это сделано ввиду того, что в настоящее время на рынке сетевого оборудования кабель категории 5 уже редко встречается и признан устаревшим.


2.3.3 WiFi

В виду малого количества пользователей в жилых домах №2А и №4А

предполагается организация точки беспроводного доступа к сети, это снизит затраты на создание сети и обеспечит пользователей полным комплексом предоставляемых услуг.

Рассмотрим подробнее используемые сегодня стандарты беспроводных сетей. Существуют различные типы беспроводных сетей, отличающиеся друг от друга и радиусом действия, и поддерживаемыми скоростями соединения, и технологией кодирования данных. Наибольшее распространение получили беспроводные сети стандарта IEEE 802.11g и IEEE 802.11n.

Стандарт 802.11g является логическим развитием 802.11b и предполагает передачу данных в том же частотном диапазоне. Кроме того, стандарт 802.11g полностью совместим с 802.11b, то есть любое устройство 802.11g должно поддерживать работу с устройствами 802.11b. В то же время, по способу кодирования 802.11g является, так сказать, гибридным, заимствуя все лучшее из стандартов 802.11b и 802.11a. Максимальная скорость передачи в стандарте 802.11g составляет 54 Мбит/с (как и в стандарте 802.11a), поэтому на сегодняшний день это наиболее перспективный стандарт беспроводной связи.

Существуют различные режимы работы беспроводных сетей, позволяющих объединять отдельные станции, имеющие беспроводные адаптеры (режим Ad-Hoc), объединять с помощью точек доступа отдельные проводные ЛВС (режимы "Point-to-point и "Point-to-multipoint), создавать клиентские точки и т.д. Но нас будет в первую очередь интересовать режим работы, позволяющий подключать отдельные станции через точку доступа к существующей ЛВС.

В режиме InfrastructureMode станции взаимодействуют друг с другом не напрямую, а через точку доступа (AccessPoint), которая выполняет в беспроводной сети роль своеобразного концентратора (аналогично тому, как это происходит в традиционных кабельных сетях). Рассматривают два режима взаимодействия с точками доступа - BSS (BasicServiceSet) и ESS (ExtendedServiceSet). В режиме BSS все станции связываются между собой только через точку доступа, которая может выполнять также роль моста к внешней сети. В расширенном режиме ESS существует инфраструктура нескольких сетей BSS, причём сами точки доступа взаимодействуют друг с другом, что позволяет передавать трафик от одной BSS к другой. Сами точки доступа соединяются между собой с помощью либо сегментов кабельной сети, либо радиомостов.

Этот режим работы позволяет мобильным клиентам подключаться в общую сеть, перемещаться между точками доступа без потери связи (при условии перекрытия зон действия) и обмениваться информацией друг с другом.

Стандарт 802.11n повышает скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 Мбит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мбит/с (стандарт IEEE 802.11ac до 1.3 Гбит/с), применяя передачу данных сразу по четырем антеннам. По одной антенне - до 150 Мбит/с. Устройства 802.11n работают в диапазонах 2,4-2,5 или 5,0 ГГц.

Кроме того, устройства 802.11n могут работать в трёх режимах:

наследуемом (Legacy), в котором обеспечивается поддержка устройств 802.11b/g и 802.11a;

-смешанном (Mixed), в котором поддерживаются устройства 802.11b/g, 802.11a и 802.11n;

"чистом" режиме - 802.11n (именно в этом режиме и можно воспользоваться преимуществами повышенной скорости и увеличенной дальностью передачи данных, обеспечиваемыми стандартом 802.11n).

Черновую версию стандарта 802.11n (DRAFT 2.0) поддерживают многие современные сетевые устройства. Итоговая версия стандарта (DRAFT 11.0), которая была принята 11 сентября 2009 года, обеспечивает скорость до 600 Мбит/с, Многоканальный вход/выход, известный, как MIMO и большее покрытие. На 2011 год, имеется небольшое количество устройств соответствующих финальному стандарту. Например, у компании D-LINK, основная продукция проходила стандартизацию в 2008 году. Существуют добропорядочные компании, занимающиеся перестандартизацией основной продукции. Полноценной поддержки финального стандарта стоит ожидать только от продукции 2010 года.

Ключевой компонент стандарта 802.11n под названием MIMO (MultipleInput, MultipleOutput - много входов, много выходов) предусматривает применение пространственного мультиплексирования с целью одновременной передачи нескольких информационных потоков по одному каналу, а также многолучевое отражение, которое обеспечивает доставку каждого бита информации соответствующему получателю с небольшой вероятностью влияния помех и потерь данных. Именно возможность одновременной передачи и приема данных определяет высокую пропускную способность устройств 802.11n.

Подведем краткий итог ЛВС будет организована на базе технологии GigabitEthernet с применением многомодового оптического волокна на скорости 1000 Мбит/с, технологииFastEthernet с применением c применением неэкранированной витой пары на скорости 100 Мбит/сек, а так же для подключения двух жилых домов к локально-вычислительной сети технологии WiFi стандарта 802.11n и звездообразной топологией.


2.3.4 Выбор структуры сети

Структура отражает определенные взаимосвязи, взаиморасположение составных частей сети, ее устройство. Структура характеризует организованность системы, устойчивую упорядоченность ее элементов и связей.

Для структур характерны следующие свойства:

)четкая ориентация на определенный интервал времени;

2)конкретность и изменчивость;

)непротиворечивость и согласованность с другими целями и ресурсами;

)адресность и контролируемость.

Различные виды структур имеют специфические особенности и включают:

)Сетевые структуры, представляющие собой декомпозицию системы во времени. Для анализа сложных сетей существует математический аппарат теории графов, прикладная теория сетевого планирования и управления, что обусловливает их широкую распространенность при представлении процессов организации производства и управления предприятиями в целом;

2)Иерархические структуры, представляющие собой декомпозицию системы в пространстве. Все вершины и связи существуют в этих структурах одновременно (не разнесены во времени). Такие структуры могут иметь не два, а большее число уровней декомпозиции. Иерархические структуры включают:

а) Структуры типа дерева (с "сильными" связями), в которых каждый элемент нижележащего уровня подчинен одной вершине вышележащего (и это справедливо для всех уровней иерархии);

б) Структуры со "слабыми" связями, в которых каждый элемент нижележащего уровня (один или несколько) может быть подчинен двум и более вершинам вышележащего;

)Смешанные иерархические структуры могут иметь как вертикальные связи разной силы (управление), так и горизонтальные связи взаимодействия (координация);

4)Структуры с произвольными связями - используются на начальном этапе познания системы, когда не известен характер взаимодействий между элементами и распределение элементов по уровням иерархии;

)Матричные структуры - соответствуют взаимоотношениям между двумя смежными уровнями иерархической структуры со "слабыми" связями. Матричные структуры могут быть и многомерными.

В данном проекте будем применять иерархическую структуру типа "дерево", так как все активное оборудование жилых домов будет подключиться к центральному коммутатору, а это не что иное, как каждый элемент нижележащего уровня подчинен одной вершине вышележащего.


2.3.4 Выбор архитектуры системы

Архитектура сети представлена в четырёх видах: терминал-сервер, одноранговая, клиент-сервер и смешанная.

В первой сети вся обработка данных осуществляется сервером. Достоинства: относительная дешевизна организации сети, удобное управление сетью. Главный недостаток - при выходе из строя серверной части сеть не работает.

Одноранговая сеть - нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого центра для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять функции клиента и сервера. В одноранговых сетях дисковое пространство и файлы на любом рабочем месте могут быть общими (доступны для всех). Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям.

Достоинства одноранговых сетей: низкая стоимость; высокая надежность; ограничение до 10 компьютеров; отдельные ПК не зависят от выделенного сервера; нет необходимости в квалифицированном персонале (администраторе).

Недостатки одноранговых сетей: зависимость эффективности работы сети от количества станций; сложность управления сетью; сложность обеспечения защиты информации; трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.

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

Сервер (объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам) - это высокопроизводительный компьютер с большим объёмом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).

На сервере устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства - жесткие диски, принтеры и модемы. Взаимодействие между рабочими станциями в сети осуществляются через сервер.

Достоинства сети с выделенным сервером:

надежная система защиты информации;

высокое быстродействие;

отсутствие ограничений на число рабочих станций;

простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.

Недостатки сети:

высокая стоимость;

зависимость быстродействия и надежности от работоспособности сервера;

меньшая гибкость по сравнению с одноранговыми сетями.

Согласно техническому заданию необходимо обеспечить пользователей доступом в сеть Интернет, просмотром IP-телевидения, которые работают в режиме клиент-сервер и обменом информацией между собой, который возможен только в одноранговой архитектуре. Поэтому будем использовать смешанную архитектуру.

Глава 3. Разработка компонентов вычислительной сети


Проектируемая локально-вычислительная сеть является коммерческим проектом и предполагает подключение к ней пользователей по их желанию. Канал связи для доступа в Интернет предоставляет компания "Ростелеком", для подключения к ней, необходимо построить линию связи длиной 1,5 километра. Линия связи строится на стандарте 1000BASE-LX, предусматривающая использование одномодового оптического волокна.

Передача IP-телевиденья подразумевает использование спутниковых антенн, использующих, в данное время, для трансляции кабельного телевиденья и сервера для трансляции IP-телевидения в сеть.

Центральный узел сети будет включать Интернет-сервер под управление операционной системой семейства Unix, комбинированной головной станции цифрового телевиденья и центрального коммутатора.

Данная ЛВС предполагает наличие Интернет-сервера.

Так как одновременное подключение 250 пользователей маловероятно, разобьем проект на несколько этапов:

На первом этапе предполагается, что пользователи будут подключены в локально-вычислительной сети по технологии WiFi. Для покрытия всей территории микрорайона потребуется две точки доступа WiFi. Одна из них будет расположена на центральном здании, где будет располагаться серверная, а вторая на крыше дома №4. Подключение второй точки доступа происходит с помощью многомодового оптического волокна. Такая сеть будет поддерживать бесперебойную работу 34 пользователей.


Рисунок 3.1 Первый этап. Структурная схема.


На втором этапе производиться подключение пользователей домов №4 и №6 с помощью технологии 100BASE-TX, которая предполагает использование кабеля типа "витая пара". Такая сеть будет поддерживать бесперебойную работу 124 пользователей сети.


Рисунок 3.2 Второй этап. Структурная схема.


На третьем, и окончательном этапе производится подключение пользователей домов №10, №8 и №2 с помощью технологии 100BASE-TX, которая предполагает использование кабеля типа "витая пара". А точка доступа, которая была расположена на центральном здании, должна быть перенесена на жилой дом №2 для обеспечения доступа к сети жилого дома №2А. Такая сеть будет поддерживать бесперебойную работу всех пользователей сети.


Рисунок 3.3 Третий этап. Структурная схема.


3.1 Выбор способа прокладки кабеля и мест размещения узлов


В проектируемой локально-вычислительной сети можно выделить несколько составляющих:

Последняя миля - канал, соединяющий конечное (клиентское) оборудование с узлом доступа провайдера (оператора связи). В нашем случае это участок сети, соединяющий центральный коммутатор и коммутаторы, находящиеся в жилых домах. В нашем случае мы используем многомодовый оптический кабель.

Существует три способа прокладки кабеля между домами:

) Прокладка кабелей в грунте. Онадолжна осуществляться кабелеукладочными механизмами. Прокладка кабеля вручную допускается только на участках, где использование кабелеукладчиков невозможно (наличие подземных сооружений, стесненные условия, скальные грунты и т.д.), а также в случаях, когда использование механизированной колонны экономически нецелесообразно ввиду небольшого объема работ и необходимости перевозки механизмов колонны на значительное расстояние. При размотке с барабанов кабеля нельзя допускать его резких изгибов и переломов из-за слипания или смерзания витков, неправильной заводской намотки, резкого изменения скорости вращения барабана и т.д. При этом барабан с кабелем должен равномерно вращаться от усилия рук рабочих или от специально предназначенных для этой цели автоматических устройств. Главным недостатком прокладки кабеля в грунте, является получение специальных разрешений для земляных работ.

) Прокладка кабеля в канализации. При прокладке оптического кабеля в телефонной канализации должно исключаться кручение и строго контролируется усилие протяжки, которое не должно превышать предельно допустимых значений. Непосредственно сама протяжка кабеля осуществляется в свободном канале канализации, при строительстве которой обычно устанавливается проволока для протяжки. Если эта вспомогательная проволока отсутствует, то вначале проталкивают по каналу специальный стеклопластиковый пруток. В смежном колодце на вышедший из канала пруток закрепляют конец оптического кабеля при помощи специального наконечника и вытягивают пруток плавно и без рывков уже вместе с кабелем обратно. Наконечник, снабженный компенсатором кручения, фиксируется на оптическом кабеле за его стальную оплетку и силовой элемент. В местах резких поворотов трассы в колодце устанавливается поворотный ролик. Когда ролика нет, дальнейшая прокладка кабеля, вытянутого петлей из колодца, после поворота ведется как с начальной точки кабельной трассы.

Прокладка волоконно-оптического кабеля в лотковой канализации выполняется с барабана, который может быть установлен на транспортере или на козлах в кузове автомобиля. До начала работ плиты перекрытия лотков снимают, укладывая их по одну сторону канализационной трассы. Вдоль другой линии лотков выполняют разматывание барабана с укладкой кабеля на дно лотков с последующей укладкой всей строительной длины кабеля на консоли. В случае, когда нет возможности проехать вдоль канализации, барабан установленный стационарно на земле на козлах разматывают и рабочие разносят кабель на руках с обязательным выполнением требований, исключающих кручение, натяжение и перегибы кабеля.

Технология прокладки волоконно-оптического кабеля в туннелях (коллекторах) предусматривает применение той же последовательности выполнения работ и использование технических средств, что и при протяжке в телефонной канализации, но с более строгим контролем за радиусом изгиба кабеля.

) Прокладка кабеля по воздуху. Достоинствами прокладки кабеля по воздуху являются экономичность, простота прокладки, высокая скорость. К недостаткам можно отнести воздействие неблагоприятных факторов, погодных условий и статического электричества, которые приводят к преждевременному износу, повреждению изоляции, разрывам кабеля. Чаще всего прокладка кабеля по воздуху осуществляется для соединения электросистем между двумя строениями, например, жилыми домами. Такое соединение называется "воздушкой". Если прокладываемый по воздуху кабель не имеет трос внутри, при его прокладке следует применить наружный трос, обеспечивающий дополнительную устойчивость к воздействию налипающего снега, обледенений, ветра. Тросом для прокладки воздушки может быть стальной изолированный провод. При длине прокладываемого кабеля до 80 метров, сечение троса должно быть около 1 - 1.5 кв. мм. Изоляция на тросе необходима для исключения образования коррозии. Крепится трос к стальным скобам на стенах зданий. Трос необходимо заземлить с одной или двух сторон. При заземлении с двух сторон посередине троса следует сделать разрыв и вмонтировать диэлектрик (пластину текстолита). Также следует исключить одновременное касание троса к арматуре двух зданий, поскольку у строений разные потенциалы, что может привести к негативным последствиям (например, наводки на кабель витой пары).

Прокладка кабеля по воздуху осуществляется с крепления кабеля по всей длине к тросу с помощью капроновых стяжек через каждые 50-70 см. Кабель нельзя натягивать до упора, следует крепить кабель к тросу с небольшим провисанием, чтобы не кабель удерживал трос, а наоборот. Стяжки следует накладывать достаточно плотно, исключая скольжение, но не перетянуть, чтобы не повредить изоляцию кабеля.

Непосредственная прокладка кабеля по воздуху выполняется либо с помощью перетягивания кабеля по земле с последующим одновременным подъемом кабеля на оба строения, либо с помощью арбалета или специального газового оружия, выстреливающего трос с прикрепленным к нему кабелем.

Так как для прокладки кабеля в грунте необходимы специальные разрешения, а прокладка кабеля в канализации невозможна, так как в микрорайоне телефонные линии проложены по воздуху, в данном проекте прокладка кабеля между домами будем производить по воздуху. Для прокладки будем использовать самонесущий кабель типа "8" с металлическим тросом, расстояния между домами позволяет подвешивать кабель непосредственно на стенах зданий, без использования дополнительных опор. Схема крепления самонесущего оптического кабеля на стене здания изображена на Рисунке 3.4.



"Последний ярд" - это собственно разводка сигнала внутри дома. Существует мнение, что разводки по дому можно не делать, а подключать каждого пользователя в отдельности, то есть для каждого тянуть или искать отдельный кабель к провайдеру. Мы будем называть такое подключение прямым. Очевидно, что прямое подключение экономически невыгодно и пользоваться им могут только достаточно богатые люди. При коллективном подключении дома требуется технология распределения ресурса по всем участникам проекта.

Существует два способа прокладки кабеля по подъезду:

) Прокладка кабеля по слаботочной шахте. Протяжка по стояку осуществляется только через слаботочную шахту или через специальную трубостойку. Использовать силовую шахту, ливнесток запрещено. Достоинством является отсутствие дополнительных расходов на сооружение специальных кабель-каналов.

) Прокладка кабель в специальных кабель-каналах. Такой способ является наилучшим, потому что кабеля отделены от остальных кабелей проложенных по слаботочной шахте, но сооружение данной конструкции требует больших материальных затрат.

Так как наш проект является коммерческим, то дополнительные затраты негативно повлияют на общую экономическую эффективность, поэтому прокладку кабеля производим по слаботочной шахте.


3.1.1 Выбор мест размещения узлов

Выбор мест размещения не велик, и можно довольно легко перечислить все доступные места. Но их достоинства и недостатки придется приводить с учетом подвода кабелей, так что задача поиска удачного места может по праву считаться одним из самых сложных вопросов сетестроения.

Существует несколько мест размещения узлов:

) Технический этаж. Сносные температурные условия, нет особых проблем с электропитанием и заземлением. Удобно делать межподъездную разводку по варианту "один дом - один узел". Главный минус - место легкодоступно для воров и вандалов. Против этого можно защититься, например, прочным ящиком.

) Чердак. Нет питания, заземления, высокая пожароопасность. Часто недоступны шахты слаботочной проводки (если они вообще есть). Проблемы с температурой и влажностью. Очень легкий доступ для воров и вандалов.

) Стена подъезда. Все, кроме беспроблемного питания и комнатной температуры, идет в минус. Заметность, опасность воровства, сложности с подводом коммуникаций по варианту "один дом - один узел".

) Подъездный электрощиток (часть слаботочной проводки). Почти то же самое, что и размещение на стене подъезда, но прибавляется необходимость уложиться в крайне небольшие габариты. Защиту от воров можно делать только путем маскировки - другие методы фактически неприменимы.

) Электрощитовая (отдельное помещение на первом этаже). Очень неплохой вариант - питание, температура, заземление, защита от злоумышленников - на уровне. Минус - если ввод в здание производится с крыши, и, хуже того, подвал недоступен для разводки, возникают существенные сложности с прокладкой кабелей по узкой шахте слаботочной проводки. В случае доступности подвала для прокладки линий данный вариант почти идеален, из-за хорошей грозозащищенности.

) Подвал. По своим характеристикам сильно напоминает технический этаж. Недостаток - возможна высокая влажность и повреждение кабелей крысами. Преимущество - хорошая грозозащищенность.

) Квартира жильца. Все условия близки к идеальным, кроме одного, если жильца нет дома, устранить сбои в работе оборудования невозможно. Тем не менее, этот способ часто практикуют начинающие сети. Удобно и дешево.

Так как ввод в здания производится с крыши и в доме отсутствует технический этаж, узлы локально-вычислительной сети будут размещаться подъездных электрощитах.


3.1.2 Выбор способа подключения коммутаторов, устанавливаемых в жилых помещениях, к центральной магистрали

Существует три способа подключения:

) С помощью оптических разветвителей. Существует два вида разветвителей:

а) Оптические планарные разветвители. Изготавливаются методом вытравливания волноводного слоя, выращенного на основе ниобата лития на монокристалле кремния, соответствующей конфигурации дерева разветвителя.


Рисунок 3.1.1 Оптические планарные разветвители.


б) Оптические сплавные разветвители. Оптический разветвитель представляет из себя пассивное устройство, разделяющее поток энергии, передаваемый по оптоволокну. Данное устройство является пассивным, поскольку для разделения оптической мощности электропитание не требуется. На рисунке 3.1.2 показано разделение оптической мощности P1 на два потока P2 и P3 при помощи оптического разветвителя, имеющего один вход и два выхода.


Рисунок 3.1.2 Оптические сплавные разветвители.


) С помощью маршрутизатора. Предполагает установку дополнительного маршрутизатора, оптическое волокно приходит к маршрутизатору, а от него отходит к коммутаторам. Достоинством данного способа является равномерное распределение нагрузки между коммутаторами.

Недостатком является установка дополнительного оборудования и, при выходе из строя маршрутизатора, связь коммутаторов с магистралью прерывается.

) По цепочке от коммутатора к коммутатору. Такой способ не требует дополнительных вложений, но при выходе из строя коммутатора, все последующие коммутаторы становятся недоступными.

Для обеспечения надежной работы сети необходимо, чтобы активное сетевое оборудование работало независимо друг от друга, а этого можно добиться только использованием оптических разветвителей.

В данном проекте будет использовать оптические сплавные разветвители 1x2, с разделением мощности 20/80, без оконцовки производства фирмы "Компонент" стоимостью 215 рублей за штуку.


3.2 Выбор коммутаторов


Коммутаторы, устанавливаемые в жилых домах должны отвечать следующим требованиям:

для подключения к центральной магистрали коммутатор должен иметь порт SFP и поддерживать стандарт 1000BASE-SX.

для подключения пользователей коммутатор должен поддерживать стандарт 100BASE-TX.

так как коммутатор будет устанавливаться на один подъезд, а максимальное количество пользователей в подъезде равно 15, то количество портов 100 MbpsRJ45 должно быть 16.

рабочее напряжение и частота коммутатора должно соответствовать рабочему напряжению и частоте электрической сети микрорайона.


Таблица 3.2.1 Выбор коммутаторов.

D-Link DES-3200-18Tp-Link TL-SG3216ZyxelGS-1116AПроизводительностьПропускная способность: 7,2 Гбит/с, скорость перенаправления 64-байтных пакетов: 5,4 Mpps, размер таблицы МАС-адресов: 8K, SDRAM для CPU: 128 МБ, буфер пакетов: 384 КБ, Flash-память: 16 МБПропускная способность: 32 Гбит/с, скорость перенаправления 64-байтных пакетов: 5,4 Mpps, буфер памяти пакетов 512 КбайтПропускная способность: 32 Гбит/с, таблица MAC адресов 8k, буфер памяти пакетов 512 Кбайт, скорость передачи пакетов 23 Мбит/с. Интерфейс16 портов 10/100BASE-TX 1 порт 100/1000 SFP 1 комбо-порт 10/100/1000BASE-T/ 100/1000 SFP16 10/100/1000Mbps RJ45 Ports 2 Combo 100/1000Mbps SFP Slots* 1 Console Port16 портов 1000BASE-T EthernetRJ-45 из которых 2 совмещены с SFP-слотами (3.3 В) Физические параметрынапряжение 100-240В переменного тока, 50-60 Гц, внутренний источник питания, потребляемая мощность 10,7 Втнапряжение 100-240В переменного тока, 50-60 Гц, внутренний источник питания, потребляемая мощность 11,4 Втнапряжение 100-240В переменного тока, 50-60 Гц, внутренний источник питания, потребляемая мощность 9,4 ВтЦена6860 рублей5550 рублей7193 рублей

Исходя из таблицы 3.2.1 все три коммутатора подходят под требования, поэтому выбираем самый дешевый, а именно Tp-LinkSG3216.

Центральный коммутатор является главным узлом проектируемой сети, он устанавливается в центральном здании, и будет распределять потоки информации к коммутаторам, расположенным в жилых домах. Он должен иметь высокую пропускную способность и поддерживать функцию IGMP-snooping, для трансляции IP-телевиденья.


Таблица3.2.2 Выбор центрального коммутатора.

НаименованиеD-LinkDCS-3612GZyXELGS-4012FCarelink CL-SWG-0816-SFPПропускная способностьПропускная способность: 24 Гбит/с, скоростьПропускная способность: 24 Гбит/с, скоростьПропускная способность: 24 Гбит/с, скоростьСкорость коммутации17.9 млн. пакетов в секунду17.9млн. пакетов в секунду17.9млн. пакетов в секундуТипуправляемыйуправляемыйуправляемыйФункция IGMPестьестьестьРазмерв стойку 19", высота 1U, глубина 389 миллиметровв стойку 19", высота 1U, глубина 389 миллиметровв стойку 19", высота 1U, глубина 389 миллиметровМощность, Ватт504565Интерфейс8 слотов SFP, 4 комбо-порта 10/100/1000BASE-T/ SFP, 1 консольный порт RS-2328 слотов SFP, 4 порта 100/1000BASE-T, 1 консольный порт RS-2328 слотов SFP, 6 комбо-портов 100/1000BASE-T, 1 консольный порт RS-232Цена26 70037 00029 000

Из представленных на рынке коммутаторов, продукция фирмы D-Link является наиболее подходящей, а именно коммутатор D-LinkDGS-3612G, который полностью удовлетворяет требованиям.


3.3 Выбор SFP-трансиверов


SFP-трансивер предназначен для коммутации оптоволоконного кабеля к коммутатору.

Для присоединения оптического волокна магистрали с центральным коммутатором необходимы SFP-трансиверы для многомодового оптического волокна, с портом LC.


Таблица 3.3.1 Выбор SFP-трансивера для многомодового волокна.

НазваниеD-Link DEM-311GT/10Tp-Link TL-SM321AПорт1000BASE-SX1000BASE-SXТип кабеляМногомодовый оптический кабель 50/125мкм до 550 мМногомодовый оптический кабель 50/125мкм до 550 мЦена9409 рублей3 058 рублей

Из двух одинаковых по параметрам трансиверов выбираем тот, который меньше по стоимости, то есть Tp-LinkTL-SM321A.

Для соединения канала связи, который используется для подключения микрорайона к сети интернет, к центральному коммутатору, необходим SFP-трансивер для одномодового оптического волокна.

Таблица 3.3.1 Выбор SFP-трансивера для многомодового волокна.

НазваниеD-Link DEM-310GT/10TRSF13-10-12gLC-3cСкорость передачи, гигабит в секунду1,251,25Тип кабеляОдномодовый оптический кабель 9/125Одномодовый оптический кабель 9/125Длина волны1310 нм1310, 1550Цена9 8005 200

Из двух одинаковых по параметрам трансиверов выбираем тот, который меньше по стоимости, то есть TRSF13-10-12gLC-3c.


3.4 Выбор типа кабелей


Для подключения микрорайона к сети интернет требуется прокладка канала связи длинной 1500 метров до ближайшего коммуникационного шкафа "Ростелеком". Для этих целей будем использовать одномодовый оптический кабель "ИНТЕГРА" ИК/Т-Т-А4-5.0 с вынесенным силовым элементом для прокладки по воздуху.

Для создания магистрали для соединения жилых домов №6, №4, №2 в общую сеть будем использовать кабель оптический многомодовый 50/125, 8 волокон, внешний, с металлическим тросом для прокладки по воздуху MKF ОКПМ-02-2х4М1-9, растягивающее усиление 6,0 килоньютонов и радиусом изгиба 260 миллиметров, для соединения жилых домов №8, №10 2 в общую сеть будем использовать кабель оптический многомодовый 50/125, 2волокона, внешний, с металлическим тросом для прокладки по воздуху MKF ОКПМ-02-2М1-9, растягивающее усиление 6,0 килоньютонов и радиусом изгиба 260 миллиметров. Максимальная длина пролета 80 метров.

Для соединения пользователей с этажными коммутаторами используем кабель типа "витая пара". Витая пара - это кабель на медной основе, объединяющий в оболочке одну или более пар проводников. Витая пара может быть как экранированная (кабель заключен в общий экран, но пары не имеют индивидуальных экранов), так и неэкранированная (имеет много разновидностей, но каждая пара обязательно имеет свой экран). В данном проекте мною выбран кабель ParLan™ U/UTP cat 5e - кабель UTP парной скрутки для структурированных кабельных систем. Предназначен для передачи сигналов с частотой до 100 МГц (категории 5e) в сетях по стандарту ИСО/МЭК 11801 при рабочем напряжение до 145 Вольтпеременного тока. Данный тип кабеля поставляется в бухтах по 300 метров плюс стрейч-пленка. Его конструктивными параметрами являются - номинальный диаметр по изоляции 0.95 мм, наружный размер кабеля 2,9 мм, масса меди 3,9 кг/км, масса кабеля 10,5 кг/км. Выбранный кабель удовлетворяет всем необходимым требованиям проектируемой сети.

Для соединения WI-FI точек доступа с коммутатором требуется кабель типа "витая пара", который будет обеспечивать скорость передачи данных 1 гигабит в секунду. Для этих целей подходит кабель UTP 4пары категории 6, PVC 23AWG.

Соединение оптического кабеля с активным оборудованием осуществляется с помощью монтажного шнура (пигтейла) с разъемом типа LC.


3.5 Выбор Wi-Fi точки доступа


В проектируемой ЛВС технологией Wi-Fi планируется оснастить два жилых дома. Исходя из площади, для устойчивого сигнала на предельной скорости будет достаточно размещения одной точки доступа стандарта 802.11 n (аналог 802.11 g с улучшенными параметрами) для каждого дома.


Таблица 3.5.1

НаименованиеD-Link DIR-857TrendNet TEW-690APПропускная способностьМакс. скорость беспроводного соединения 450 Мбит/сМакс. скорость беспроводного соединения 450 Мбит/сСтандарт802.11n, частота 2.4 ГГц802.11n/g/b/aИнтерфейс10/100/1000 BASE-T Gigabit LAN10/100/1000 BASE-T Gigabit LANМощность передатчика15 дБм14 дБмЦена8 250 рублей3390 рублей

Из таблицы 3.5.1 следует, что при одинаковых параметрах, цена точки доступа TrendNet TEW-690AP ниже, её мы и будем использовать.

Точка доступа TrendNet TEW-690AP предназначена для организации локальной сети (LAN) в соответствии со стандартом 802.11n. Данная точка доступа является решением бизнес-класса и обеспечивает построение защищенной и управляемой беспроводной локальной сети для крупных предприятий.TEW-690AP позволяет создать управляемую и надежную двухдиапазонную беспроводную сеть. Три съемные двухдиапазонные антенны обеспечивают оптимальный радиус действия при работе в двух частотных диапазонах 2,4ГГц (стандарты 802.11g и 802.11n draft 2.0) и 5ГГц (802.11a и 802.11n draft 2.0). Точка доступа TrendNet TEW-690AP помещена в металлический корпус с вентиляцией в соответствии с нормами пожарной безопасности.TEW-690AP обеспечивает беспроводное соединение на скорости до 450 мегабит в секунду в обоих диапазонах 2,4ГГц и 5ГГц. Поддержка функции Wi-FiMultimedia (WMM) QualityofService делает точку доступа идеальной для передачи аудио, видео и голосовых приложений. Помимо этого, TrendNet TEW-690AP поддерживает функцию балансировки нагрузки для обеспечения максимальной производительности.

Обеспечивая комплексную защиту сети, TrendNet TEW-690AP поддерживает обе версии Personal и Enterprise стандартов WPA и WPA2 (802.11i) с сервером RADIUS. Кроме того, точка доступа поддерживает фильтрацию МАС-адресов, сегментацию беспроводной сети, функцию запрета широковещания SSID, обнаружение несанкционированных подключений и работу беспроводной сети в режиме широковещания по расписанию.

Точка доступа поддерживает множество опций управления, включая Web-итерфейс (HTTP), SecureSocketsLater (SSL, обеспечивает безопасное соединение с Интернет), SecureShell (SSH, для обеспечения безопасного канала между компьютерами на расстоянии) и Telnet.


3.6 Выбор интернет сервера


Сервер профессионального уровня Intel 1560А построен на базе серверной архитектуры Intel с чипсетом Intel 5400P и имеет форм-фактор 1U для установки в стойку. Рекомендуемое назначение: интернет/интранет службы, терминальный сервер, сервер электронной почты, сетевой экран.

Основные характеристики:

·Процессоры Intel Dual-Core и Intel Quad-Core семейства 5000

·Технология EM64T (64-х битные вычисления)

·Частота системной шины 1333/1600MHz

·Оперативная память Fully Buffered ECC SDRAM DDR2-667/800 (до 64GB)

·Технология ускоренного ввода вывода (Intel® I/OAT)

·Дисковая подсистема SAS/SATA с горячей заменой

·Два сетевых контроллера GigabitEthernet

Комплектация выбирается медиум (1 процессорная, 8 GB оперативной памяти), так как сервер будет использоваться исключительно как интернет - шлюз. Габариты (ВxШxГ) выбранного сервера: 43x430x512 мм.


3.7 Выбор комбинированной головной станции цифрового телевидения


Сегодня на рынке существуют несколько видов комбинированных головных станция цифрового телевидения.


Таблица 3.7.1

НазваниеTelesteLuminatoNetUPCombineКонструкциямонтаж в 19 телекоммуникационную стойку, высота: 1 Unit; монтаж в 19 телекоммуникационную стойку, высота: 1 Unit; Интерфейсы6 входов GigabitEthernet 100/1000 Мбит/сек, 4 слота CommonInterface, 4 входа DVB-S/DVB-S2 или 4 входа DVB-T/DVB-C или 4 входа для эфирного ТВ-сигнала (RF to IP) с кодированием в MPEG-2 в реальном времени или 4 входа для аналогового видео сигнала (A/V, RCA) с кодированием в MPEG-2 в реальном времени 4 входов Gigabit Ethernet 10/100/1000 Мбит/сек, 4 слота Common Interface, 4 входа DVB-S/DVB-S2 Формат медиаконтекстаВидео: SD, HD - MPEG-2, H.264 (MPEG-4 AVC). Аудио: AC-3 либо MPEG AudioLayer 2, 48000 Hz, stereo, 128 Кбит/сек и выше. Видео: SD, HD - MPEG-2, H.264 (MPEG-4 AVC). Аудио: AC-3 либо MPEG AudioLayer 2, 48000 Hz, stereo, 128 Кбит/сек и выше. Габаритыв стойку 19", высота 1U, глубина 489 миллиметровв стойку 19", высота 1U, глубина 489 миллиметровЦена75000 рублей35000 рублей

Исходя из таблицы 3.7.1 в нашем проекте будем использоватькомбинированную головную станцию цифрового телевидения NetUPCombine.

3.8 Выбор источника бесперебойного питания


Надёжность и бесперебойная работа сети является главным требованием при проектировании мультисервисной вычислительной сети, поэтому главную роль в этом занимает выбор источника бесперебойного питания, который будет поддерживать работу серверного оборудования во время перебоев в подаче электроэнергии.

Расчет мощности источника бесперебойного питания:

Источник бесперебойного питания должен поддерживать работу активного серверного оборудования, а именно:

)Интернет-сервер Intel 1560А мощностью 350 Ватт.

2)Головную станцию цифрового телевидения NetUPCombine мощностью 120 Ватт.

)Центрального коммутатора D-LinkDGS-3612G мощностью 50 Ватт.

Таким образом, суммарная мощность активного оборудования равна 520 ватт.

Запас времени для проведения необходимых работ по остановки оборудования, в случае отсутствия подачи электрического тока, должен составлять 30 минут, такое время может обеспечить источник бесперебойного питания мощностью 1000 ватт.


Таблица 3.8.1

НаименованиеSmart-UPS® Rack-Mount XLPowercom "SKP-1000A"Тип батареиНеобслуживаемая герметичная свинцово-кислотная батарея с загущенным электролитом; защита от утечекНеобслуживаемая герметичная свинцово-кислотная батарея с загущенным электролитом Мощность1000 Ватт1000 ВаттИнтерфейсDB-9 для RS-232USB, последовательный RS-232Форма выходного сигналаСинусоидальнаяСинусоидальнаяГабаритыв стойку 19", высота 1U, глубина 368 миллиметровв стойку 19", высота 1U, глубина 352 миллиметровЦена10 000 рублей12 500 рублей

Исходя из таблицы 3.8.1 в нашем проекте будем использовать источник бесперебойного питания Smart-UPS® Rack-MountXL.


3.9 Выбор коммуникационного шкафа и оптического распределительного шкафа


Для соединения оптического кабеля с центральным коммутатором используется оптический кросс для установки в стойку 19, который должен иметь семь портов LC, для соединения с коммутатором. Исходя из выбранных характеристик, кросс NTS SYSTEMS RFOB - 1U - 8 полностью удовлетворяет потребностям в коммутации оптического волокна.

Для компактного и удобного расположения серверов необходимо выбрать подходящий серверный шкаф. Схема расположения оборудования в коммуникационном шкафу изображено на рисунке 3.4.1.


Рисунок 3.9.1 Схема расположения оборудования.


Кабели вводятся в коммуникационный шкаф через кабельные вводы в верхней части шкафа, оптическое волокно коммутируется в оптическом кроссе и соединяется с коммутатором оптическими патч-кордами, кабели типа "витая пара", соединяющие сервера с коммутатором, проходят напрямую с передней стороны шкафа. Исходя из выше перечисленного, выбираем настенный коммуникационный шкаф 19 серии ШРН-12.650 производства компания "ЦМО" высотой 12U.

Настенный шкаф 19" ШРН-12.650 имеет цельнометаллическую сварную конструкцию, он удобен для быстрой установки и монтажа оборудования, так как не требует сборки. Возможна комплектация металлической дверью и дверью с тонированным ударопрочным стеклом. Возможна установка двери, как с правой, так и с левой стороны. Дверь фиксируется точечным замком.

Настенный шкаф 19" ШРН-12.650 устанавливается на стену через отверстия в задней стенке, доступ к оборудованию возможен с двух сторон. Перфорация обеспечивает хорошую вентиляцию установленного оборудования. В крышу шкафа установлено два вентиляторных модуля МВ-400-2, что в сумме с системой охлаждения активного оборудования образует поток воздуха, необходимый для охлаждения активного сетевого оборудования. Предусмотрены два кабельных ввода в верхней и нижней частях шкафа, размер - 95х40мм. Вертикальные направляющие регулируются по глубине. Габариты шкафа миллиметров, что позволяет беспрепятственно устанавливать выбранное оборудование и монтировать шкаф в любом месте на стене серверной. Настенный шкаф 19" ШРН-12.650 поставляется в собранном виде.


Рисунок 3.9.2 Внешний вид коммуникационного шкафа.


Для разделки оптических кабелей и установки оптических сплавных разветвителей используется оптический распределительный шкафWQSHP-F-36-SC-303010. Шкаф оптический антивандальный предназначен для ввода, концевой заделки магистральных и станционных кабелей, для соединения оптических волокон при помощи сварки и укладки волокон в специальные сплайс-кассеты, для размещения оптического кросса, для установки оптических разветвителей. Шкаф предназначен для установки в подвалах, в подъездах жилых домов, в технических помещениях зданий, где необходима защита оптических компонентов от несанкционированного доступа. Отсек для размещения оптических разветвителей приспособлен для размещения как планарных, так и сплавных разветвителей.


Рисунок 3.9.3 Внешний вид оптического распределительного шкафа.

Глава 4. Имитационное моделирование работы сети


4.1 Выбор системы имитационного моделирования


Имитационное моделирование становится эффективным методом исследования сложных систем со случайным взаимодействием элементов - транспортные потоки, промышленное производство, распределенные вычислительные системы. Принцип имитационного моделирования заключается в том, что поведение системы отображают компьютерной моделью взаимодействия ее элементов во времени и пространстве.

Главная ценность имитационного моделирования состоит в том, что в его основу положена методология системного анализа. Она дает возможность исследовать проектируемую систему по технологии операционного исследования, включая такие этапы, как содержательная постановка задачи; разработка концептуальной модели; разработка и программная реализация имитационной модели; оценка адекватности модели и точности результатов моделирования; планирование экспериментов; принятие решений. Имитационное моделирование можно применять как универсальный подход для принятия решений в условиях неопределенности и для учета в моделях трудно формализуемых факторов.

Изучение системы с помощью модели позволяет проверить новые решения без вмешательства в работу реальной системы, растянуть или сжать время функционирования системы, понять сложное взаимодействие элементов внутри системы, оценить степень влияния факторов и выявить узкие места.

Применение имитационного моделирования целесообразно, если:

-проведение экспериментов с реальной системой невозможно или дорого;

-аналитическое описание поведения сложной системы невозможно;

-требуется выявить реакцию системы на непредвиденные ситуации;

-нужно проверить идеи по созданию или модернизации системы;

-требуется подготовить специалистов по управлению реальной системой.

Используя моделирование при проектировании можно сделать следующее:

оценить пропускную способность конфигурации технических средств системы и ее отдельных компонентов (сегментов);

определить узкие места в структуре системы;

сравнить различные варианты организации технических средств;

осуществить перспективный прогноз развития структуры системы;

предсказать будущие требования по пропускной способности сети;

оценить требуемое количество и производительность серверов в сети.

Исследование параметров вычислительной системы при различных характеристиках отдельных компонентов позволяет выбрать сетевое и вычислительное оборудование с учетом производительности, качества обслуживания, надежности и стоимости.

Основные требования к системам моделирования:

отсутствие необходимости программирования;

возможность импорта информации из существующих систем управления сетями и средств мониторинга;

наличие расширяемой библиотеки объектов;

интуитивно-понятный интерфейс;

простая настройка;

гибкая система построения сценариев моделирования;

удобное представление результатов моделирования; анимация процесса моделирования; автоматический контроль модели на внутреннюю непротиворечивость.

Существует значительное количество достаточно популярных систем имитационного моделирования. Не останавливаясь на сильных и слабых сторонах различных систем, рассмотрим подробнее NetCrackerPro, в котором и будет построена имитационная модель вычислительной сети микрорайона.

Система имитационного моделирования NetCracker используется для разработки и исследования вычислительных сетей и сетей связи, позволяет анализировать работу сложных сетей, работающих на основе практически всех современных сетевых технологий и включающих как локальные, так и глобальные связи.

Основные направления:

сбор данных о работе сети;

детальное моделирование сети;

быстрая оценка производительности сети.

NetCracker предоставляет пользователю:

·обширную базу данных, содержащую информацию о технических характеристиках тысяч реальных устройств;

·возможность соединения этих устройств (с учетом их типов и совместимости) каналами связи с реальными свойствами;

·современный графический интерфейс, позволяющий по технологии втаскивания "draganddrop" включать в проект необходимые устройства, оснащать их встраиваемыми дополнительными элементами (сетевыми картами), задавать установку математического обеспечения различных видов трафика (отдельно для клиентов и сервера), дополнять проект рисунками и текстом, выполненным как встроенными средствами самой системы, так и внешними (Visio);

·возможность моделирования функциональных характеристик сети с учетом протоколов передачи данных и с управлением множества факторов: статистическими параметрами потоков заявок и объема сообщений, типом трафика, имитацией отказов и восстановлений устройств и каналов связи с автоматическим перераспределением потоков, отображением результатов моделирования непосредственно в окне проекта;

·наглядное представление процесса моделирования в форме анимации, показывающей пути и характер передаваемой информации;

·средства формирования отчетов о составе, стоимости и рабочих характеристиках сети.

Главной проблемой при любом моделировании сети является проблема сбора данных о существующей сети. Этот пакет может работать со многими промышленными системами управления и мониторинга сетей, получая от них собранные данные и обрабатывая их для использования при моделировании, импортировать информацию о топологии сети, просматривать графическое представление межузлового взаимодействия и предоставлять полученную модель трафика.

Система предлагает использовать простой и интуитивно понятный способ конструирования модели сети, основанный на применении готовых базовых блоков, соответствующих таким сетевым устройствам, как компьютеры, маршрутизаторы, коммутаторы, мультиплексоры и каналы связи.

Пользователь применяет технику drag-and-drop для графического изображения моделируемой сети из библиотечных ресурсов. Затем система выполняет детальное моделирование полученной сети, отображая результаты динамически в виде наглядной мультипликации результирующего трафика. Другим вариантом задания топологии моделируемой сети является импорт топологической информации из систем управления и мониторинга сетей.

После окончания моделирования пользователь получает в свое распоряжение следующие характеристики:

прогнозируемые задержки между конечными и промежуточными узлами сети, пропускные способности каналов, коэффициенты использования сегментов, буферов и процессоров;

пики и спады трафика, как функцию времени, а не как усредненные значения;

источники задержек и узких мест.

Каналы связи моделируются путем задания их типа, а также двух параметров - пропускной способности и вносимой задержки распространения. Единицей передаваемых по каналу данных является кадр.

Предусмотрена система получения статистических результатов прогона модели, а также мониторинг статистики каждого элемента во временном масштабе для построения графиков. Перед моделированием или во время него можно установить режимы мультипликации и трассировки событий.


4.2 Структурная схема


Цель описания структуры - определить, в первую очередь, общее количество рабочих мест в сети, их территориальное размещение.


Рис.4.2.1 Структурная схема.


4.3 Паспорта рабочих мест


На основании данной схемы составляются паспорта рабочих мест, в которых содержится информация о конфигурации рабочего места и типе выполняемых задачах на рабочем месте.

Так как в проекте предусматривается подключение жилых помещений, то составление паспортов рабочих мест невозможна, так как не известны тактико-технические параметры вычислительной техники.


4.4 Таблица информационных потоков


Данный проект является коммерческим и предлагает пользователям доступ к сети интернет и просмотру IP-телевиденья, так что все 250 пользователи должны быть обеспечены данным видом услуг.


4.5 Построение модели


Рис.4.5.1 Полная имитационная модель объекта.


Рис.4.5.2 Имитационная модель сети этажа одного подъезда.


Рис.4.5.3 Имитационная модель серверной.


4.6 Анализ результатов моделирования


Приведем статистические данные, полученные в результате моделирования.

Загрузка серверного коммутатора и коммутаторов рабочих станций представлена в таблице 4.6.1.

Таблица 4.6.1

НазваниеЗагрузкаЦентральный коммутатор47%Коммутаторы жилых домов38,7%

Как мы видим, средняя загрузка не превышает 50%, что нас вполне устраивает, так как не рекомендуется загружать сеть более 50÷70%. Активное оборудование, выбранное при проектировании вполне справляется со своими функциями даже остается запас на расширение сети. Если учесть, что при моделировании все информационные потоки присутствовали одновременно, чего в реальной жизни обычно не происходит, то можно сделать вывод о том, что выбранное оборудование вполне соответствует нашим требованиям и внесение корректировок в проектирование сети не требуется. Можно, однако, заметить, что исследованная модель является лишь приближением к реальности и может не в полной степени отражать процессы, происходящие в настоящей сети, например при моделировании не учитываются случайные воздействия, которые могут коренным образом изменить ситуацию.

Глава 5. Экономическая часть


5.1 Определение затрат на создание и освоение системы


5.1.1 Затраты на оплату труда

Затраты на оплату живого труда в совокупности называются фондом оплаты труда и состоят из следующих элементов, показанных на рис.2.


Рис.5.1.1 Схема образования фонда оплаты труда.


Оплата труда специалистов может быть рассчитана по формуле:


, (5.1.1)


Где О - месячный оклад (или тарифная ставка) исполнителя (руб.),

- среднее число рабочих дней в месяце,

Т - число рабочих дней, затраченных исполнителем на выполнение работы,

n - число исполнителей одной квалификации,

m - число групп специалистов.


(руб.),

Таблица 5.1.1

Расчет затрат на з/п разработчика

ДолжностьОклад, руб. /мес. Оплата, руб. /деньПродолжительность работ, дниИтого, руб. Ведущий инженер200009093027 270Итого по тарифу: 27 270Дополнительная заработная плата (15% от основной): 4090Единый социальный налог (34% от суммы основной и дополнительной з/п) 10662Итого: 42022

Оплата труда рабочих определяется:


, (5.1.2)


где а - тарифная ставка соответствующего разряда рабочего (руб. /час);

t - время, затраченное на выполнение работ (час).



Таблица 5.1.2. Расчет затрат на з/п рабочих

ДолжностьОклад, руб. /мес. Кол-во человекОплата, руб. /часПродолжительность работ, часыИтого, руб. Монтажник1200047220057600Итого по тарифу: 57600Дополнительная заработная плата (15% от основной): 8640Единый социальный налог (34% от суммы основной и дополнительной з/п) 22521Итого: 88761

Фонд оплаты труда определяется по следующей зависимости:


, (5.1.3)


Где а - процент доплат к заработной плате, предназначенный на оплату отпусков и других неявок, разрешенных законом. Берется по данным организации, для которой выполняется проект. При отсутствии таковой можно принять 12-15 % от суммы .

Нс - социальный налог, составляет 34 % от фонда заработной платы.





Таблица 5.1.3 Затраты на оплату труда

№ п/пНаименованиеКоличество участниковТариф (оклад) руб. /месяцВремя работы (месяц) Основная зараб. плата (руб.) 1Специалист1200001,42272702Рабочий4120001,4257600ИТОГО: 84870 Дополнительная оплата труда: 12730 Социальный налог: 33400 Всего: 131000

5.1.2 Затраты на материальные средства

Затраты на материалы (бумага A4 5 пачек - 400 руб.; техническая литература - 1100 руб.) составляют 1500 руб. Источником цен является официальный прайс-лист магазина "Компьютер - Плаза".


5.1.3 Затраты на основные средства

К основным средствам относятся: оборудование, устройства, приборы и другие технические средства, с помощью которых создается продукция. Главный признак основных средств - возвращение их стоимости пользователю в течение нескольких лет (срока полезного использования). Для разработчиков программных продуктов - компьютеры, периферийные устройства, множительная техника, передающие средства и др.

Стоимость затрат на внедрение будет складываться из стоимости активного и пассивного сетевого оборудования, необходимого для реализации локальной вычислительной сети и затрат на монтажные работы.

Затраты на основные средства представлены в таблице 5.2 (источником является официальный прайс-лист магазина "Компьютер - Плаза")


Таблица 5.2 Затраты на основные средства.

№ п/пНаименованиеЕд. измер. КоличествоЦена (руб.) Итого (руб.) 1Коммутатор D-LinkDGS-3612Gшт. 12670026 7002КоммутаторTp-Link SG3216шт. 15555083 2503IPTV-сервер NetUP IPTV Combine 4xшт. 135 00035 0004Интернет-сервер Intel 1560АШт. 140 00040 0005ИБП Smart-UPS® Rack-Mount XLШт. 110 00010 0006ТочкадоступаTrendNet TEW690APШт. 2339067807SFP-трансиверTp-Link TL-SM321AШт. 233058703348SFP-трансиверTRSF13-10-12gLC-3cШт. 152005200Затраты на активное сетевое оборудование277 7248Многомодовый оптический кабель MKF ОКПМ-02-2х4М1-9м. 34045153009Многомодовый оптический кабель MKF ОКПМ-02-2М1-9 м. 290391131010Кабель ParLan™ U/UTP cat 5eм. 34651241580Кабель PVC 23AWG cat.6м. 302060011Одномодовый оптический кабель "ИНТЕГРА" ИК/Т-Т-8.0 с вынесенным силовым элементомм. 1725295002512Коммуникационный шкаф 19 серии ШРН-12.650 12UШт. 17400740013Кросс NTS SYSTEMS RFOB - 1U - 8Шт. 11600160014Оптический распределительный шкаф WQSHP-F-36-SC-303010Шт. 1223002760014Сплиттеры сварного типа 1X2Шт. 10215215016Шнур оптический соединительный (патчкорд) LCШт. 8107848Затраты на пассивное оборудование и комплектующие158 413Затраты на доставку (5%) 21783ИТОГО457 000

Зос = 457460 руб.


5.1.4 Затраты на электроэнергию

Затраты на электроэнергию определяются по формуле:

, (5.1.4)

где Р - установленная мощность компьютеров, устройств (ватт);

n - число одноименных средств (шт.);д - действительный фонд времени использования (час.);

Ки - коэффициент использования времени;- тарифная ставка (руб. /кВт·час);

- перевод Ватт в килоВатты;- число групп средств.

В процессе разработки дипломного проекта использовался 1 компьютер мощностью 420 Ватт. Действительный фонд времени использования равен 30 дней по 8 часов. Подставив в формулу (5.1), получим:


Зэ = 420 * 1 * 30 * 8 * 0,95 * 1,98/1000 = 200 руб.


Полученные расчетом затраты сведем в единую таблицу 5.3 и определим общие затраты на разработку.


Таблица 5.3

Смета затрат на создание и внедрение проекта сети

№ п/пНаименование статейСумма в руб. % к итогу1. 2. 3. 4. Затраты на оплату труда Затраты на материалы Затраты на основные средства Затраты на электроэнергию131 000 1 500 457 000 20022,1 0,5 77,3 < 0,1Итого589 700100

5.2 Определение затрат на эксплуатацию


К эксплуатационным затратам относятся затраты, обеспечивающие поддержание рабочей среды в рабочем состоянии. В общем случае могут состоять из элементов:


, (5.3)


где - затраты на заработную плату работающих по обслуживанию техники (руб.);

- затраты на материалы (руб.);

- плата за каналы связи (руб.);

- плата за услуги Интернета (руб.);

- затраты на электроэнергию (руб.).

Затраты на заработную плату обслуживающего персонала представлены в таблице 5.4


Таблица 5.2.1.

Смета затрат на заработную плату обслуживающего персонала

ДолжностьКол-воСумма заработной платы в годАдминистратор сети1277000Итого277 000 руб.

Таким образом, = 277380 руб.

Плата за услуги Интернета = 78000 руб. /мес. * 12 мес. = 936 000 руб.


Таблица 5.2.2. Затраты на электроэнергию

Вид оборудованияКоличествоВремя работы, часМощность, ВаттСтоимость, рублейКоммутатор D-Link DGS-3612G1876013230КоммутаторTp-Link SG321615876092340ТочкадоступаTrendNet TEW690AP287604,5156IPTV-сервер NetUP IPTV Combine 4x187601202081Интернет-сервер Intel 1560А187603506193ИТОГО: 11000

Подставив в формулу, получим:


Зэ = 277 380 руб. + 936 000 руб. + 10 874 руб. = 1 224 000 руб.


Таблица 5.5. Затраты на эксплуатацию

№ п/пНаименование статейСумма в руб. % к итогу1. Затраты на обслуживание277 000232. Затраты на услуги Интернета936 000763. Затраты на электроэнергию11 0001Итого1 224 000100

5.3 Определение экономической эффективности проекта


Экономический эффект проекта представляет из себя сумму средств, которую удалось получить в результате разработанных проектных решений в расчете на год.

Средняя абонентская плата за услуги доступа к сети интернет и просмотру IP-телевиденья по городу Пскову составляет 600 рублей в месяц.

Рассчитаем сумму уплаты пользователей за пользование сети:


, (5.3.1)


где - абонентская плата за месяц, рублей;

- количество месяцев;

- количество пользователей;


Э = 600 * 12 * 250= 1800000 руб.


Экономический эффект от внедрения проекта составляет 1800000 рублей.

5.4 Определение интегрального показателя эффективности


Интегральный показатель эффективности и качества определяется:


, (5.4.1)


где - затраты на создание и внедрение;

- затраты на эксплуатацию;

- годовой экономический эффект.


J = 1800000/ (1 224 000+ 589 700) = 0,99


5.5 Определение срока окупаемости проекта


(лет) (5.5.1)

Ток = 589 700/1800000 - 1224000= 1 (лет) ? 1 год


5.6 Основные технико-экономические показатели проекта


Таблица 5.6

Основные технико-экономические показатели проекта

Основные характеристикиЕдиницы измеренияПроектКоличество пользователейшт. 250Скорость передачи данныхмегабит в секунду100Затраты на создание и внедрение проектаруб. 589 700Годовые эксплуатационные затратыруб. 1 224 000Годовой экономический эффект руб. 1800000Интегральный показатель эффективности и качества0,99Срок окупаемости затратмесяцев12 месяцев

Глава 6. Вопросы охраны труда и техники безопасности


6.1 Общие положения


Соблюдение правил техники безопасности является главным условием предупреждения производственного травматизма. Самые совершенные условия труда и новейшие технические мероприятия по технике безопасности не смогут дать желаемые результаты, если работник не понимает их назначения. Знание производственных трудовых процессов, применяемого оборудования, приспособлений, инструмента и безопасных способов и приемов в работе создают условия для производительного труда без травматизма. Большое значение для этого имеют инструктажи по технике безопасности. По характеру и времени проведения они подразделяются на вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый и текущий.

Действующие в настоящее время "Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок" введены в действие 1 июля 2001 г. Они распространяются на работников организаций независимо от форм собственности и организационно-правовых форм и других физических лиц, занятых техническим обслуживанием электроустановок, проводящих в них оперативные переключения, организующих и выполняющих строительные, монтажные, наладочные, ремонтные работы, испытания и измерения. С введением данных правил отменены "Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок" и "Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей". Несоблюдение правил безопасности и неосторожное обращение с электротехническим оборудованием может привести к тяжелым последствиям и даже к смертельным исходам. Задачи техники безопасности заключаются в создании таких условий работы на объекте монтажа, при которых обеспечивается высокопроизводительный труд монтажного персонала и полностью исключается возможность травм. Администрация монтажных организаций должна обеспечивать систематический контроль за соблюдением электромонтажниками правил безопасности, применением предохранительных приспособлений, спецодежды и других средств индивидуальной защиты. Должностные лица, не обеспечившие выполнение этих требований, привлекаются в установленном порядке к административной или уголовной ответственности согласно действующему законодательству.

Электрозащитные средства и средства индивидуальной защиты, используемые при строительно-монтажных работах (диэлектрические перчатки, указатели напряжения, инструмент с изолирующими рукоятками, предохранительные пояса, каски и т.п.), должны соответствовать требованиям государственных стандартов и "Правил применения и испытания средств защиты, используемых в электроустановках".

Рабочие и служащие электромонтажных организаций допускаются к выполнению работ только после прохождения вводного инструктажа (общего) и инструктажа на рабочем месте (производственного) по технике безопасности. Все электромонтажники должны пройти курсовое обучение по технике безопасности и специальное техническое обучение. Обучение производится администрацией по типовым программам. Ответственность за своевременность, полноту и правильность обучения по технике безопасности несет руководитель монтажного участка, организации, предприятия. По окончании обучения квалификационная комиссия принимает экзамен и присваивает обучаемым соответствующую квалификационную группу по электробезопасности. К персоналу, монтирующему электроустановки, предъявляются особые требования. При приеме на работу по монтажу электроустановок поступающий обязательно проходит медицинский осмотр в поликлинике.

Во избежание травматических случаев администрация монтажной организации обязана принимать меры для их предупреждения.

К ним относятся:

своевременная и надлежащая подготовка фронта работ;

обеспечение электромонтажников исправным индивидуальным и бригадным монтажным инструментом, приспособлениями и оборудованием;

предоставление в распоряжение электромонтажников исправных и проверенных средств механизации и электрифицированного инструмента;

обеспечение электромонтажников своевременно испытанными и проверенными средствами защиты и спецодеждой, соответствующими характеру их работы, напряжению электроустановки, условиям окружающей среды;

надежное ограждение рабочих мест;

обеспечение стандартными плакатами по технике безопасности, указывающими место безопасной работы, запрещающими или разрешающими производство работ, предупреждающими об опасности поражения электрическим током;

обеспечение объекта монтажа соответствующими средствами для работы на высоте (леса, подмости, лестницы, стремянки, подъемники и т.д.);

подача к месту монтажа электрической сети напряжением 12 или 36 В, если по условиям работы или окружающей среды использовать электрооборудование более высокого напряжения опасно для жизни людей или запрещено соответствующими правилами или инструкциями;

инструктаж электромонтажников на рабочем месте;

проверка знаний персоналом правил техники безопасности и требований пожарной безопасности.


6.2 Меры безопасности при работе на высоте


Работы, при выполнении которых электромонтажник находится выше 1,5 м от поверхности рабочего настила, перекрытия или грунта, называются работами на высоте. К работе на высоте допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинский осмотр, обучение требованиям безопасности труда, получившие специальное удостоверение. Лица, допущенные к работе на высоте, проходят медицинский осмотр ежегодно.

Электромонтажные работы на высоте можно производить с лесов или подмостей с настилами шириной не менее 1 м, имеющих надежное ограждение в виде перил высотой не менее 1 м, а также с исправных стремянок и приставных лестниц. Раздвижные лестницы-стремянки должны иметь устройства, которые исключают возможность их самопроизвольного раздвигания. Приставные лестницы, устанавливаемые в местах движения транспорта или людей, ограждают или охраняют. В необходимых случаях работать на высоте можно с неогражденных поверхностей или с постоянно укрепленных лестниц, но с обязательным применением проверенных и испытанных предохранительных поясов.

Предохранительные пояса должны быть снабжены паспортами и бирками. Пользоваться поясами, на которые нет паспортов, запрещается. Предохранительные пояса через каждые 6 месяцев испытывают на статическую нагрузку 30 Н в течение 5 мин. При работе с приставных лестниц и стремянок прикрепляться к ним предохранительными поясами запрещается.

Запрещается работать с лестниц и стремянок около работающих машин, оборудования и над ними, а также вблизи токоведущих частей, находящихся под напряжением и не защищенных от случайного прикосновения к ним. При необходимости работы в таких местах машины и оборудование должны быть отключены, а токоведущие части отключены и заземлены. Для переноски и хранения инструментов, метизов, установочных элементов лица, работающие на высоте, должны быть снабжены индивидуальными сумками или инструментальными ящиками. При выполнении работ на высоте запрещается подниматься и опускаться по тросам и канатам, пользоваться для этой цели подъемными монтажными механизмами, переходить по незакрепленным конструкциям и работать на них, а также перелезать через ограждения и садиться на них.

Запрещается подбрасывание каких-либо предметов для подачи работающим наверху. Инструменты, материалы и другие предметы необходимо подавать с помощью веревки, к середине которой их привязывают. Второй конец веревки должен находиться в руках у стоящего внизу работника, который удерживает поднимаемые предметы от раскачивания.

В случае гололеда, сильного ветра (более шести баллов), снегопада или дождя монтажные работы на высоте на открытом воздухе прекращают.


6.3 Меры безопасности при работе с монтажными инструментами, механизмами и измерительными приборами


При выполнении монтажных работ разрешается применять только исправный ручной инструмент. Ручной инструмент не должен иметь повреждений (трещин, сколов, выбоин) рабочих кромок, заусенцев и зазубрин в месте захвата инструмента рукой работающего, трещин и заусенцев на затылочной части рукояток. Деревянные рукоятки ручных инструментов должны быть изготовлены из древесины твердых и вязких пород, гладко обработаны и надежно закреплены. На поверхности рукояток не допускаются выбоины и сколы. Рукоятки молотков и кувалд должны быть заклинены металлическими клиньями. Насадка кувалды производится через нижний конец ручки. При работе зубилом или другим ручным инструментом для рубки металла следует пользоваться защитными очками с небьющимися стеклами и рукавицами. Сверлить отверстия и пробивать борозды в стенах, панелях, перекрытиях, в которых может быть расположена скрытая электропроводка, а также выполнять другие работы, при которых может быть повреждена изоляция проводов (кабелей) и установок, следует только после их отключения от источников питания.

Инструмент с изолированными рукоятками применяют для работы под напряжением в электроустановках до 1000 Вольт в качестве основного средства защиты. Изолирующие рукоятки такого инструмента должны быть выполнены в виде чехлов или в виде неснимаемого покрытия из влагостойкого, маслобензостойкого, нехрупкого электроизоляционного материала с упорами со стороны рабочего органа. Изоляция должна покрывать всю рукоятку, ее длина должна быть не менее 100 мм до середины упора. Изоляция стержней отверток должна оканчиваться на расстоянии не более 10 мм от конца лезвия отвертки. Изолирующие рукоятки как на поверхности, так и в толще изоляции не должны иметь раковин, сколов, вздутий и других дефектов.

Перед началом работ с электроинструментом необходимо проверить:

затяжку винтов, крепящих детали электроинструмента;

исправность редуктора, поворачивая рукой шпиндель электроинструмента (при отключенном электродвигателе);

состояние провода электроинструмента, целость изоляции, отсутствие излома жил;

исправность выключателя и заземления. Электроинструмент с двойной изоляцией заземления не требует.

Пользоваться неисправным электроинструментом категорически запрещается.

Лицам, пользующимся электроинструментом, запрещается:

разбирать электроинструмент и производить самостоятельно какой-либо ремонт (как самого инструмента, так и проводов, штепсельных соединений и т.п.);

держаться за провод электроинструмента или касаться вращающегося режущего инструмента;

удалять руками стружку или опилки во время работы инструмента или до полной его остановки;

работать с приставных лестниц;

передавать электроинструмент хотя бы на непродолжительное время другим лицам.

При работе с пиротехническим монтажным пистолетом в связи с его повышенной опасностью исполнитель обязан соблюдать специальные требования безопасности труда. Необходимо учитывать, что исполнитель отвечает не только за личную безопасность, но и за безопасность работающих совместно с ним. Заряжать пистолет следует только у места забивки дюбеля и после полной подготовки к выстрелу. Нельзя направлять пистолет на себя или других лиц независимо от того, заряжен он или нет. При работе на высоте пистолет прикрепляют к поясу прочным ремнем. При этом пользуются только устойчивыми основаниями (леса, вышки) с ограждениями. Работать с лестниц, стремянок и других малоустойчивых оснований запрещается. Запрещается забивать дюбель в хрупкие основания, дающие острые осколки (керамику, чугун и т.п.) и твердые разрушающиеся (гранит, базальт, закаленная сталь). При осечке открывать пистолет не разрешается, нужно два-три раза оттянуть спусковой рычаг. При вторичной осечке выдерживают пистолет прижатым к основанию в течение 20 с, затем открывают его и удаляют патрон.

Измерения переносными приборами должны производиться двумя лицами, причем одно из них должно иметь квалификационную группу не ниже четвертой, другое - не ниже третьей. Все измерения сопротивления в электроустановке производятся при снятом напряжении. Присоединение и отсоединение переносных приборов, требующие разрыва электрических цепей, также должны производиться при полном снятии напряжения.

Мегомметр применяется в электромонтажных работах для измерения сопротивления изоляции электрооборудования, проводов и кабелей. Так как на выходе мегомметра при измерении образуется высокое напряжение, то в это время нельзя прикасаться к неизолированным частям объекта измерения и проводов прибора. По той же причине если в электроустановке, где производится измерение, есть элементы, которые могут быть повреждены этим напряжением, например конденсаторы, полупроводниковые приборы, они должны быть отсоединены или закорочены проводом. Паяльники, находящиеся в рабочем состоянии, должны находиться постоянно в зоне действия вытяжной вентиляции. При пайке запрещается стряхивать припой. Лишний припой можно снимать только на специальную подставку для паяльника. При коротких перерывах в работе с электропаяльником нужно класть его на специальную подставку с металлическими скобами. При длительных перерывах и по окончании работы паяльник следует обязательно отключить от электросети.

При выполнении монтажных и пусконаладочных работ, а также при техническом обслуживании и ремонте технических средств и систем безопасности необходимо использовать паяльники, рассчитанные на питание переменным током напряжением не свыше 42 Вольт, от индивидуального трансформатора для каждого рабочего места. Допускается использование электропаяльников на 220 В, если они получают питание от разделительного трансформатора или через устройство защитного отключения. В помещении, где производится пайка, запрещается принимать пищу.

При регулировке, проверке и наладке схем контроля, управления, обмена информацией, питания систем безопасности весь применяемый инструмент (отвертки, плоскогубцы, пассатижи и т.п.) изолируют так, чтобы его рабочая (голая) часть не могла перекрыть двух рядом расположенных клемм, зажимов.

При индивидуальном испытании аппаратуры и оборудования ЛВС соблюдают следующие требования безопасности труда:

перед пробным включением убеждаются в отсутствии людей вблизи токоведущих частей установки;

пробное включение аппаратуры и оборудования ЛВС и (постановка схемы под напряжение) производят только после тщательной проверки правильности монтажа схемы согласно проекту, надежности контактных соединений в приборах, аппаратуре, оборудовании, шкафах, соединительных коробках и других элементах схемы.

6.4 Правила техники безопасности при производстве отдельных видов работ


К монтажу и обслуживанию ЛВС допускаются лица, знающие их функциональное построение, схемы, монтажные и эксплуатационные инструкции, особенности оборудования, прошедшие обучение и проверку знаний по технике безопасности. К выполняемым без снятия напряжения на токоведущих частях электроустановки и вблизи них относятся работы, проводимые непосредственно на этих частях. Работы без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них должны выполнять не менее чем два лица, из которых производитель работ должен иметь группу по электробезопасности не ниже четвертой, остальные - не ниже третьей.

При работе в электроустановках напряжением до 1000 В, к которым относятся и системы безопасности, без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них необходимо:

оградить расположенные вблизи рабочего места другие токоведущие части электроустановки, находящиеся под напряжением, к которым возможно случайное прикосновение;

работать в диэлектрических галошах или стоя на изолирующей подставке либо на диэлектрическом коврике;

применять инструмент с изолирующими рукоятками (у отверток, кроме того, должен быть изолирован стержень). При отсутствии такого инструмента пользоваться диэлектрическими перчатками;

работать в головном уборе и в одежде с рукавами, застегнутыми или завязанными тесемками у кистей рук.

Перед началом всех видов работ в электроустановках напряжением до 1000Вольт со снятием напряжения необходимо проверить отсутствие напряжения на участке работы. Проверка напряжения между фазами, каждой фазой по отношению к земле и к нулевому проводу должна быть проведена после отключения той части электроустановки, на которой будут проводиться работы, и вывешивания предупреждающих и запрещающих плакатов. Проверка напряжения производится указателем напряжения или переносным вольтметром. Пользоваться контрольными лампами запрещается. Монтаж, регулировка, замена или ремонт оборудования ЛВС и их составных частей, соединительных линий производятся только при снятом напряжении. Металлические корпуса приборов, аппаратуры, оборудования за исключением аппаратуры, питающейся от автономных источников питания постоянного тока ниже 110 В и переменного тока ниже 42 В, должны быть надежно заземлены. Если пробиваются или сверлятся сквозные отверстия в стенах и перекрытиях, а по другую сторону пробиваемого отверстия могут находиться или проходить люди, то специально выделенный работник должен предупреждать их об опасности. Приштроблении и пробивке стен необходимо строго следить за тем, чтобы не повредить инструментом скрытой в стене электропроводки и не подвергнуться тем самым опасности поражения электрическим током. Выполняя эти работы, следует пользоваться предохранительными очками с небьющимися стеклами и рукавицами. Провода, кабели и стальную проволоку следует выправлять на огороженных площадках, расположенных в отдалении от находящихся открытых электроустановок под напряжением.

Запрещается сверлить сквозные отверстия в стенах и междуэтажных перекрытиях с приставных и раздвижных лестниц, натягивать горизонтально расположенные провода сечением более 4 мм, ходить по смонтированным коробам, лоткам, трубам и т.п. Перед установкой оборудования, аппаратуры, шкафов, щитков и других элементов ЛВС нужно проверять прочность закрепления конструкций, на которые их устанавливают. Разрешается поднимать и поддерживать вручную монтируемое оборудование, конструкции массой не более 10 кг. При массе более 20 кг установка должна производиться не менее чем двумя рабочими. Аппаратура, оборудование, конструкции, блоки, узлы после подъема должны быть немедленно закреплены на основаниях. Запрещается проверять пальцами совмещение отверстий собираемых конструкций и устанавливаемого оборудования. Затяжку проводов и кабелей в трубы производят после удаления заусенцев на трубах: вручную при небольших усилиях натяжения, а при тяжелых условиях, когда усилия одного человека недостаточно, - ручной или электрической лебедкой или специальным приспособлением. Захват провода или кабеля должен быть надежным, исключающим обрыв при натяжении. От электромонтажника, подающего провод или кабель в трубы, требуется особая осторожность, чтобы не затянуть руку в трубу вместе с проводом или кабелем. Затяжку проводов и кабелей на высоте нельзя проводить стоя на приставной или раздвижной лестнице, для этого пользуются лесами или специальными настилами. Смену плавких вставок предохранителей в аппаратуре и оборудовании ЛВС может производить один работник, имеющий группу не ниже третьей, и только после отключения напряжения питания. Запрещается замена плавких предохранителей "жучками". На ЛВС должна быть утвержденная проектная документация или акт приемки ее в эксплуатацию, паспорта на оборудование, аппаратуру и приборы, исполнительные схемы электрических соединений, блокировок, размещения оборудования.


6.5 Организация рабочего места и создание благоприятных условий работы


Требования к организации и оборудованию рабочих мест с ПЭВМ определяются в соответствии с Санитарными правилами и нормами - СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Площадь на одно рабочее место с ПЭВМ для взрослых пользователей должна составлять не менее 6,0 кв. метров, с жк мониторам 4,5 кв. метров.

Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования с учетом его количества и конструктивных особенностей (ПЭВМ, клавиатуры и др.), характера выполняемой работы. Рабочий стол должен иметь пространство для постановки ног. Высота стола с клавиатурой должна составлять 62-88 см, а высота экрана - 90-128 см. Расстояние от экрана до края стола - 40-115 см

Конструкция рабочего стула (кресла) должна поддерживать рациональную рабочую позу при работе с ПЭВМ, позволять изменять позу с целью снижения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения утомления. Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также расстоянию спинки от переднего края сиденья. Поверхность сиденья, спинки и других элементов стула (кресла) должна быть полумягкой с нескользящим и воздухопроницаемым покрытием, обеспечивающим легкую очистку от загрязнения. Положение спинки кресла оператора должно обеспечивать наклон тела назад от 97° до 121°.

Клавиатуру компьютера лучше всего располагать на расстоянии 10-15 мм от края стола, тогда запястья рук будут опираться на стол. Желательно приобрести специальную подкладку под запястья, которая, как утверждают медики, поможет избежать болезни кистей.

Центр экрана монитора должен находиться примерно на уровне глаз, а расстояние между глазами и плоскостью экрана составлять не менее 40-50 см. Желательно, чтобы прямой солнечный свет не попадал на экран. По отношению к сидящему за столом окно, по возможности, должно быть слева или спереди. От яркого света следует защититься плотными шторами на окнах. Смотреть на экран монитора в полной темноте не рекомендуется, необходим дополнительный источник рассеянного света.

В профилактике профессиональных заболеваний пользователей ЭВМ большое значение имеет правильный режим работы, установленный с учётом психофизиологической напряжённости их труда, динамики функционального состояния систем организма и работоспособности. Перерывы для отдыха должны предоставляться в зависимости от степени утомления, своевременность их важнее длительности. Через полтора - два часа работы за ПЭВМ надо обязательно проводить перерывы по 20 минут. Во время перерывов необходимо выполнять специализированные комплексы гимнастических упражнений. В Санитарных правилах и нормах даны комплексы упражнений для глаз, для улучшения мозгового кровоснабжения, для снятия утомления с плечевого пояса и рук, с туловища и ног. Соблюдение таких правил позволит сохранить оператору ПЭВМ здоровье и увеличить производительность труда.

Создание благоприятных условий работы, не оказывая прямого влияния на производственные процессы, в значительной мере воздействует на производительность труда персонала, снимает его утомляемость, заболеваемость.

На санитарно-гигиенические условия труда, производительность работающих влияет цветовое оформление помещений организации. Окраска помещения влияет на нервную систему человека, его настроение. В зависимости от ориентации окон рекомендуется следующая окраска стен и пола помещения:

окна ориентированы на юг - стены зеленовато-голубого или светло-голубого цвета, пол - зеленого;

окна ориентированы на север - стены оранжево-желтого или светло-оранжевого цвета, пол - красновато-оранжевый;

Освещение помещения с вычислительной техникой должно удовлетворять следующим основным требованиям:

соответствие уровня освещенности рабочих мест характеру

выполняемой зрительной работы;

достаточно равномерное распределение яркости на рабочих

поверхностях и в окружающем пространстве;

отсутствие резких теней, повышенной яркости светящихся и отражающих поверхностей;

долговечность, экономичность, электро- и пожаробезопасность,

эстетичность, удобство и простота эксплуатации.

В помещениях, где находится компьютер, необходимо обеспечить следующие величины коэффициента отражения:

для потолка - 60-70%;

для стен - 40-50%;

для пола - 30%;

для других поверхностей и рабочей мебели - 30-40%.

Яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/кв. метр. Следует ограничивать отраженный от рабочих поверхностей (экран, стол, клавиатура и др.) свет за счет правильного выбора типа светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения, при этом яркость бликов на экране ВДТ и ПЭВМ не должна превышать 40 кд/кв. метр и яркость потолка при применении системы отраженного освещения не должна превышать 200 кд/кв. метр.

Следует ограничивать неравномерность распределения яркости в поле зрения пользователя ВДТ и ПЭВМ, при этом соотношение яркости между рабочими поверхностями на не должно превышать 3: 1 - 5: 1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования 10: 1.

В помещениях эксплуатации ПЭВМ общее освещение следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении ПЭВМ. При расположении компьютеров по периметру помещения линии светильников должны располагаться примерно над рабочим столом, ближе к его переднему краю, обращенному к оператору.

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300 - 500 лк. Согласно нормам освещенность помещения на уровне 80 см от пола должна быть при общем освещении - 400 лк, прикомбинированном (общее и местное) - 750 лк. Допускается установка светильников местного освещения для подсветки документов. Местное освещение не должно создавать блики на поверхности экрана и увеличивать освещенность экрана более 300 лк. В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ или ДРЛ, которые попарно объединяются в светильники. Допускается применение ламп накаливания в светильниках местного освещения.

Работа с вычислительной техникой и хранение носителей информации требуют особой чистоты воздуха в помещении; запыленность и загазованность отрицательно влияют на точность и надежность работы электронного оборудования, а также на качество носителей информации. Поэтому для снижения концентрации пыли в помещениях с ЭВМ пользователи должны работать желательно в халатах и легкой сменной обуви, по крайней мере - без верхней одежды Запыленность в таких помещениях не должна превышать 0,5 мг/куб. метр. Запрещается курить, так как частицы пепла, оседая на поверхностях магнитных носителей, вызывают сбой в работе ПЭВМ.

При выполнении работы на ПЭВМ уровень шума на рабочем месте не должен превышать 50 дБА. На рабочих местах, где размещены еще и шумные периферийные устройства (матричные, литерные принтеры плоттеры и т.п.), данный показатель не должен быть больше 75 дБА.


6.7 Требования безопасности перед, во время и по окончании работы


Подготовка рабочего места к безопасной работе:

  • компьютер должен быть установлен на твердую поверхность в месте с низкой влажностью, минимальным содержанием пыли и рядом с легкодоступной сетевой розеткой;
  • не допускается воздействие на монитор прямых солнечных лучей и источников тепла. Для уменьшения бликов монитор требуется развернуть в сторону от прямого солнечного света. При перемещении монитора необходимо соблюдать особую осторожность;
  • не допускается устанавливать монитор на наклонные поверхности, надежно не укрепив его. Экран монитора сделан из стекла и может быть поврежден при падении или ударе острыми предметами;
  • не допускается размещение тяжелых предметов на мониторе, видеокабеле и сетевом шнуре. Убирайте сетевые шнуры и сигнальные кабели из мест, где на них могут наступить люди;
  • во избежание перегрева монитора и системного блока не допускается закрывать или прикрывать отверстия для вентиляции. Если компьютер или монитор установлен в замкнутом пространстве (в книжной полке), необходимо позаботиться об обеспечении достаточного уровня вентиляции;
  • запрещается эксплуатация компьютеров, имеющих механические повреждения кабелей и корпусов, либо со снятыми кожухами (крышками корпусов);
  • запрещается снятие крышек корпусов при подключенных к сетевым розеткам кабелях питания, так как внутри системного блока, монитора, принтера, сканера присутствуют высокие напряжения, опасные для жизни;
  • запрещается перегружать розетки, удлинители и сетевые фильтры подключением в них обогревательных приборов, электрических чайников;
  • перед включением питания необходимо убедиться в соответствии сетевого напряжения, указанному на оборудовании: источнике питания системного блока, мониторе, принтере и сканере. Шасси оборудования должно быть соединено с местным контуром заземления через шину, предусмотренную в кабеле питания. В случае отсутствия такой возможности необходимо установить сетевую розетку с заземляющим контактом, подсоединив ее к распределительному щитку по трехпроводной однофазной схеме с защитным третьем проводником. ВНИМАНИЕ! В связи с тем, что ряд моделей источников бесперебойного питания (ИБП) чувствителен к правильному подключению проводников "фаза", "ноль" и "защитное заземление", необходимо использовать трехполюсную евророзетку с центральным заземляющим штырем. Несоблюдение этого правила приводит к появлению на корпусе включенного устройства переменного напряжения около 110 Вольт и разности потенциалов между корпусами различных устройств из-за наличия в блоках питания конденсаторов сетевого фильтра). Необходимо все блоки (системный блок, монитор, сканер, принтер) включать в сеть через фильтры типа "Pilot", "VEKTOR" или "Lider";
  • ВНИМАНИЕ! Подключение источника бесперебойного питания (ИБП) к компьютеру должно производиться квалифицированным специалистом;
  • источник бесперебойного питания для исключения вредного влияния его повышенных магнитных полей должен быть максимально возможно удален от присутствующих в данном помещении;
  • запрещается пользоваться неисправным оборудованием, поврежденными розетками, вилками, шнурами, работать без заземления оборудования;
  • запрещается выдергивать вилку из розетки за шнур, изменять конструкцию розеток.
  • Перегруженные розетки и удлинители, равно как неисправные розетки и поврежденные шнуры, часто являются главной причиной короткого замыкания
  • Для проведения ремонта либо замены розеток, цепей подвода сетевого напряжения требуется обратиться к коменданту общежития для вызова электрика.
  • Системный блок компьютера не должен подвергаться толчкам и вибрациям. Все кабели, соединяющие системный блок с другими устройствами, следует присоединять и отсоединять только при отключенном компьютере.
  • Во время работы компьютера не допускается открывать крышки системного блока и монитора, а также вставлять в отверстия, имеющиеся в корпусах, металлические предметы.
  • Не допускать попадания воды внутрь приборов. В случае попадания воды в компьютер немедленно отключить его от сети.
  • Для обеспечения оптимальной работоспособности и сохранения здоровья через каждые два часа должны устанавливаться регламентные перерывы продолжительностью не менее 15 минут каждый.
  • Во время регламентированных перерывов с целью снижения нервно-эмоционального напряжения, утомления зрения, устранения гиподинамии и гипокинезии целесообразно выполнять комплексы специальных физических упражнений.
  • Для уменьшения отрицательного влияния монотонности работы за компьютером рекомендуется периодически изменять ее содержание.
  • Для дополнительной защиты компьютера во время грозы или когда он не используется в течение длительного времени, необходимо отсоединять его от сетевой розетки. Обязательно беритесь за вилку, а не за шнур, когда отсоединяете компьютер от сетевой розетки.
  • Выключение компьютера необходимо проводить в указанной последовательности:
  • закрыть работающие программы;
  • выключить системный блок;
  • выключить принтер;
  • выключить монитор;
  • выключить сетевой фильтр тумблером на корпусе и из сети.

Требуется периодически удалять с приборов пыль и грязь салфеткой из мягкой ткани, слегка смоченной в воде. Уходя из комнаты, необходимо закрыть форточки, выключить все электроприборы, запереть двери.

6.7 Электробезопасность. Защитное зануление


В электрических установках до 1000 Вольт в сети с заземленной нейтралью, или заземленным выводом однофазного источника питания, а также с заземленной средней точкой в 3-х проводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. При этом проводники должны быть выбраны таким образом, чтобы при замыкании на корпус или нулевой проводник возникал ток короткого замыкания, обеспечивающий отключение автомата или плавление плавкой вставки ближайшего предохранителя. В цепях зануления не должно быть разъединителей и предохранителей.

Защитное занулениекомпьютерной техники, телекоммуникационного оборудования и источников бесперебойного питания должно обеспечивать защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, а также служит для достижения так называемой электромагнитной совместимости (ЭМС) - обеспечения работоспособности оборудования как при привносимых извне, так и создаваемых самим оборудованием электромагнитных помехах. Зануление следует выполнять электрическим соединением металлических частей электроустановок с заземленной точкой источника питания электроэнергией при помощи нулевого защитного проводника. Защитномузанулению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты, обеспечивающих электробезопасность.

На корпусе распределительного щита, на этаже имеется нулевой потенциал, а если точнее, нулевой провод, проходящий через этот самый щиток, и он имеет контакт с корпусом щита посредством болтового соединения. Нулевые проводники с расположенных на этом этаже квартир, тоже присоединяются к корпусу щита. К этому болтовому соединению должны быть присоединёны нулевой провод с коммутатора, системного блока компьютера и, если есть, устройства бесперебойного питания.

.8 Грозозащита.

Устройства грозозащиты портов Ethernet - это устройство, которое защищает оборудование от статического электричества. Оно может проявляться в виде удара молний, атмосферного электричества, накопления статики во время осадков. Грозозащита - это диодный мост, со специальным защитным диодом, который срабатывает при возникновении разности потенциалов между защищаемыми проводами более 6-7 вольт, и замыкает их накоротко, а также с помощью специальной схемы отводит излишки статического напряжения на "землю".


Заключение


В данном дипломном проекте была рассмотрена задача разработки мультивервисной вычислительной сети микрорайона поселка городского типа Струги Красные. Проектируемая ЛВС предназначена в первую очередь для предоставления услуг доступа к сети интернет и просмотру IP-телевиденья.

В техническом задании на разработку сети были сформулированы требования, предъявляемые к надежности функционирования сети, управлению сетью, оборудованию, информационной безопасности. При проектировании сетевой архитектуры был проведен анализ возможных вариантов построения и определена стратегия построения. При выборе базовой архитектуры был рассмотрен ряд существующих топологий, и выбрана топология звезда, как наиболее удовлетворяющая техническому заданию. После определения основных параметров сети, необходимых для проектирования, был осуществлен выбор подходящего сетевого оборудования.

На основании выбранного сетевого оборудования была построена имитационная модель ЛВС и произведен анализ результатов моделирования, который подтвердил обоснованность выбора основных параметров сети. А продемонстрированная средняя загруженность основного сетевого оборудования позволяет при необходимости существенно увеличить количество рабочих станций.

Проведен экономический анализ разработки. Он включает расчет затрат на создание и внедрение проекта сети, на эксплуатацию, а также определение экономической эффективности проекта. На основании этих затрат и экономического эффекта рассчитаны: срок окупаемости и интегральный показатель эффективности и качества.

Освещены вопросы по охране труда и технике безопасности. Рассмотрены безопасность работы с компьютерами, пожарная и электробезопасность, а также все положения, указанные в санитарных нормах и правилах.


Список литературы


1. Камалян А.К., Кулев С.А., Назаренко К.Н. Компьютерные сети и средства защиты информации: Учебное пособие. - Воронеж: ВГАУ, 2003. - 119с.

2. Кобелев Н.Б. Введение в общую теорию имитационного моделирования. - М.: ООО Принт-сервис, 2007.

3. Кутузов О.И., Задорожный В.Н., Олзоева С.И. Имитационное моделирование сетей массового обслуживания: Учеб. пособие. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2001.

. Малаян К.Р. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность при работе с компьютером: Учеб. пособие. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001.124 с.

. Малышев Р.А. Локальные вычислительные сети: Учебное пособие. - Рыбинск, 2005. - 83 с.

6. Новиков Ю.А., Кондратенко С.В. Локальные сети: архитектура, проектирование. - М.: изд-во ЭКОМ, 2001. - 312 с.

7. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. - СПб.: Питер, 2002. - 672 с.: ил.

. Рыжиков Ю.И. Имитационное моделирование. Теория и технологии. - СПб.: КОРОНА принт; М.: Альтекс-А, 2004. - 384 с.: ил.

. СанПин 2.2.2/2.4.1340-03. Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы.

. Экономика предприятия (учебник для ВУЗов) / под ред. Горфинкаля В. Я, Швандара В.А. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003.

. Экономика предприятия (учебник для ВУЗов) / под ред. Карлика А. Е, Шхгальтер М.Л. - М.: ИНФРА-М, 2004.

. Янбых Г.Ф., Эттингер Б.Я. Методы анализа и синтеза сетей ЭВМ. - Л.: Энергия, Ленинградское отделение, 1980. - 96 с.: ил.


Оглавление Аннотация Введение Глава 1. Постановка задачи дипломного проектирования 1.1 Техническое задание 1.2 Анализ предпроектной ситуации

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ