Локальная вычислительная сеть предприятия

Содержание

Введение                                                                                                                                                                         2

1 Структурированная кабельная система                                                                                                  3

2 Кабельная инфраструктура                                                                                                                              6

3 Подсистемы структурированных кабельных систем                                                        14

Литература                                                                                                                                                           21

Введение

В настоящее время эффективное управление фирмой невозможно без непрерывного отслеживания состояний коммерческого и финансового рынков, без оперативной координации деятельности всех филиалов и сотрудников. Реализация названных задач требует совместного участия большого числа различных специалистов, часто территориально удаленных друг от друга. В такой ситуации для организации эффективного взаимодействия этих специалистов служат системы распределенной обработки данных.

Локальная вычислительная сеть предприятия – это нечто большее, чем просто сумма объединяемых ею компонентов. На подключенных к сети компьютерах можно совместно использовать общее подключение Интернета, общий принтер и другое оборудование, а также общие файлы.

Соединение компьютеров в сеть значительно увеличивает их возможности и позволяет сэкономить деньги. Соединив компьютеры в сеть, можно получить следующие возможности:

1.   общий доступ к подключению Интернета;

2.   общий доступ к принтеру, сканеру и другому оборудованию;

3.   общий доступ к файлам и папкам;

4.   экономия дискового пространства, т.е. не обязательно хранить одинаковые программы на каждой машине.

В настоящее время любое уважающее себя предприятие, имеющее в своем распоряжении более одного компьютера, стремится объединить их в локальную сеть. Проектирование структурированной кабельной системы – процесс сложный, длительный, требующий особого внимания и хороших знаний в области сетевых технологий.

Но одного желания для создания структурированной кабельной системы недостаточно. Нужно еще и специальное оборудование. В общем случае оно включает основные типы коммуникационного оборудования, применяемого сегодня для образования структурированной кабельной системы и соединения их через глобальные связи друг с другом.

1. Структурированная кабельная система.

Структурированная кабельная система (СКС) — физическая основа инфраструктуры здания, позволяющая свести в единую систему множество сетевых информационных сервисов разного назначения: локальные вычислительные и телефонные сети, системы безопасности, видеонаблюдения и т. д. Как правило, эти сервисы рассматриваются в рамках определенных служб предприятия.

СКС представляет собой иерархическую кабельную систему смонтированную в здании или в группе зданий, которая состоит из структурных подсистем. Её оборудование состоит из набора медных и оптических кабелей, кросс-панелей, соединительных шнуров, кабельных разъёмов, модульных гнезд, информационных розеток, а также из вспомогательного оборудования. Все элементы СКС интегрируются в единый комплекс (систему) и эксплуатируются согласно определённым правилам.

Кабельная система — это система, элементами которой являются кабели и компоненты, которые связаны с кабелем. К кабельным компонентам относится все пассивное коммутационное оборудование, служащее для соединения или физического окончания (терминирования) кабеля — телекоммуникационные розетки на рабочих местах, кроссовые и коммутационные панели (жаргон: «патч-панели») в телекоммуникационных помещениях, муфты и сплайсы;

Структурированная структура — это любой набор или комбинация связанных и зависимых составляющих частей. Термин «структурированная» означает, с одной стороны, способность системы поддерживать различные телекоммуникационные приложения (передачу речи, данных и видеоизображений), с другой — возможность применения различных компонентов и продукции различных производителей, и с третьей — способность к реализации так называемой мультимедийной среды, в которой используются несколько типов передающих сред — коаксиальный кабель, UTP, STP и оптическое волокно. Структуру кабельной системы определяет инфраструктура информационных технологий, IT (Information Technology), именно она диктует содержание конкретного проекта кабельной системы в соответствии с требованиями конечного пользователя, независимо от активного оборудования, которое может применяться впоследствии.

Стандарты и категории

В настоящее время за рубежом действуют 3 основных стандарта в области СКС:

EIA/TIA-568С Commercial Building Telecommunications Wiring Standard (американский стандарт);

ISO/IEC IS 11801-2002 Information Technology. Generic cabling for customer premises (международный стандарт) ;

CENELEC EN 50173 Information Technology. Generic cabling systems (европейский стандарт).

В стандарте EIA/TIA-568С для кабельных линий и для компонентов (кабелей и разъемов) определены следующие категории: категория 3, пропускающая сигнал в полосе частот до 16 МГц, категория 5e — полоса частот до 100 МГц, категория 6 — полоса частот до 250 МГц, категория 6A — полоса частот до 500 МГц. В стандарте ISO 11801-2002 и EN 50173 определены классы для кабельных линий: в полосе частот до 16 МГц класс С, в полосе до 100 МГц класс D, в полосе до 250 МГц класс E, в полосе до 500 МГц класс E(A), в полосе до 600 МГц класс F(A),.

Задаваемый действующими стандартами технический уровень элементной базы гарантирует работоспособность устанавливаемой кабельной системы и поддержку ею работы существующих и перспективных приложений на протяжении как минимум 10 лет.

В целом, проект на СКС должен отвечать требованиям (не всем одновременно) стандартов: ЕIА/ТIА-568C и/или ISO/IEC 11801-2002, ЕIА/ТIА-569А, ЕIА/ТIА-606A, национальных и местных нормативов.

В Российской Федерации с 01.01.2010 г. введены в действие ГОСТ Р 53246-2008 и ГОСТ Р 53245-2008, которые определяют общие требования к основным узлам СКС и методику испытания, соответственно. В стандартах ГОСТ Р 53246-2008 и ГОСТ Р 53245-2008 содержатся опечатки и ошибки, поэтому использовать в работе данные стандарты нужно осторожно.

Помимо этого, в Российской Федерации с 01.01.2005 г. действует Открытый стандарт OSSirius SCS 702, положения которого формируются и изменяются исключительно в ходе публичных Интернет-обсуждений в пределах, заданных положениями международных стандартов ИСО/МЭК 11801, ANSI/TIA/EIA-568B и российским стандартом ГОСТ Р 53246-2008. Данный стандарт, на основании п.п. 6.9. ГОСТ Р 1.0-2004, применяется равным образом и в равной мере с ГОСТ Р 53246-2008, независимо от страны и (или) места происхождения продукции, осуществления процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ и оказания услуг, видов или особенностей сделок и (или) лиц.

Приложения, поддерживаемые кабельной системой, должны быть одобрены документами Institute of Electronic and Electrical Engineers (IEEE), Asynchronous Transfer Mode (ATM) Forum, American National Standards Institute (ANSI) или International Organization for Standardization (ISO).

Кабельная инфраструктура должна отвечать требованиям стандартов ANSI ТIА/ЕIА-568C и ANSI ТIА/ЕIА-569

2. КАБЕЛЬНАЯ ИНФРАСТРУКТУРА

Обычно в литературе, посвященной локальным вычислительным сетям, в разделе, описывающем кабельные подсистемы, приводится общее сравнение типов кабелей (коаксиальных, кабелей на витых парах, оптических) по их помехозащищенности, производительности, стоимости и т.п. Здесь эта информация будет опущена. Как правило, проектировщики сетей не принимают решения на базе этой информации. Выбор кабельной подсистемы диктуется типом сети и выбранной топологией. Требуемые же по стандарту физические характеристики кабеля закладываются при его изготовлении, о чем и свидетельствуют нанесенные на кабель маркировки. В результате, сегодня практически все сети проектируются на базе UTP и волоконно-оптических кабелей, коаксиальный кабель применяют лишь в исключительных случаях и то, как правило, при организации низкоскоростных стеков в монтажных шкафах.

В проекты локальных вычислительных сетей (стандартных) закладываются на сегодня всего три вида кабелей:

                   коаксиальный (двух типов):
- тонкий коаксиальный кабель (thin coaxial cable);
- толстый коаксиальный кабель (thick coaxial cable).

                   витая пара (двух основных типов):
- неэкранированная витая пара (unshielded twisted pair - UTP);
- экранированная витая пара (shielded twisted pair - STP).

                   волоконно-оптический кабель (двух типов):
- многомодовый кабель (fiber optic cable multimode);
- одномодовый кабель (fiber optic cable single mode).

И хотя общая номенклатура всех этих кабелей у многих производителей составляет даже не сотни, а тысячи наименований, выбирать кабель (повторюсь), как правило, приходится исходя не из характеристик конкретной марки, а из правил применения, что существенно облегчает жизнь проектировщику кабельной подсистемы ЛВС.

2.1 Кабели структурированной кабельной системы

При проектировании и монтаже СКС, как указывалось выше, в качестве стандартных систем передачи данных можно использовать довольно ограниченную номенклатуру кабелей: кабель с витыми парами (UTP-кабель) категорий 3, 4 или 5 с различными типами экранов или без них (STP - экранирование медной оплеткой, FTP - экранирование фольгой, SFTP - экранирование медной оплеткой и фольгой), тонкий коаксиальный кабель (RG-58) с разным исполнением центральной жилы (RG-58/U - сплошная медная жила, RG-58A/U - многожильный, RG-58C/U - специальное /военное/ исполнение кабеля RG-58A/U), толстый коаксиальный кабель (thick coaxial cable) и волоконно-оптический кабель (fiber optic cable single mode-одномодовый multimode-многомодовый). При этом каждый вид кабельной подсистемы накладывает те или иные ограничения на проект сети:

МАКСИМАЛЬНАЯ ДЛИНА СЕГМЕНТА

КОЛИЧЕСТВО УЗЛОВ НА СЕГМЕНТЕ

ВОЗМОЖНОСТЬ РАБОТЫ НА СКОРОСТЯХ ВЫШЕ 10Мbit/sec

ТРЕБОВАНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ПРИМЕНЕНИЕ КАБЕЛЕЙ

Правила противопожарной безопасности делят кабели на две категории: общего применения и пленумные (разрешенные для прокладки в вентиляционных шахтах). Это деление осуществляется исходя из материалов, применяемых при изготовлении кабелей. Наиболее распространенные при изготовлении кабелей пластики на базе поливинилхлорида (PVC). При горении они выделяют ядовитые газы. Поэтому PVC-кабели запрещены для прокладки в вентиляционных шахтах. В пленумных пространствах обычно применяются кабели с изоляцией на основе тефлона.

ОСНОВНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАБЕЛЕЙ НА ВИТОЙ ПАРЕ.

Все кабели должны иметь витые пары проводов, применение кабелей с несвитыми попарно проводами не допускается. Это относится даже к коротким отрезкам плоского кабеля. При использовании экранированных кабелей на витой паре, сегменты последних рекомендуется заземлять на одном ( и только на одном! ) конце. На практике это удобнее производить на конце, подключенном к концентратору.

                   минимальный радиус изгиба - 5 см

                   температура при работе и хранении:
-35...+60С - для кабеля в поливинилхлоридной оболочке
-55...+200С - для кабеля в тефлоновой оболочке

                   температура при монтаже:
-20...+60С - для кабеля в поливинилхлоридной оболочке
-35...+200С - для кабеля в тефлоновой оболочке

                   относительная влажность:
- 0...+100% - для кабеля в поливинилхлоридной оболочке, допускается случайная конденсация
- не реагирует на влажность, конденсацию и водяные брызги - для кабеля в тефлоновой оболочке

                   возможность применения на открытом воздухе:
- запрещено - для кабеля в поливинилхлоридной оболочке
- разрешено - для кабеля в тефлоновой оболочке

                   запрещено применение тонкого коаксиального кабеля для прокладки на открытом воздухе между двумя не связанными друг с другом зданиями (между зданиями, не имеющими общего контура заземления).

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ КАБЕЛЕЙ

При установке новой сети целесообразно применять кабель с витыми парами в рабочей группе. Оптоволоконные кабели - на длинных магистралях и для связи между зданиями. Тонкие коаксиальные кабели наиболее оправдано применять для организации низкоскоростых магистралей внутри монтажных шкафов (смотрите материал "Сложившаяся практика проектирования локальных сетей"). Кабели на витой паре и оптоволоконные кабели позволяют модернизировать сеть, переводя ее с 10 на 100 Mbit-ные технологии.

Наиболее "подвижной" частью любой ЛВС являются подсистемы рабочей группы. Добавление новых пользователей, перемещение рабочих мест и их аннулирование, повреждения кабеля в рамках рабочей группы происходят гораздо чаше, чем изменения в магистральных каналах. Именно поэтому UTP-кабели наиболее удобны для организации подсистем рабочих групп.

На длинных магистралях безусловно наиболее предпочтительно оптоволокно, ибо он обеспечивает наибольшую допустимую длину сегмента, высокую безопасность и помехозащищенность.

Если заказчик вдруг, неоправданно с вашей точки зрения, настаивает на применении других, более дешевых кабелей или не хочет принимать Ваши рекомендации по вопросам будущего расширения сети, попробуйте объяснить ему, что сам кабель сравнительно дешев, а его установка обходится весьма дорого. Когда приходится прокладывать кабель внутри стен, под полом или над потолком, намного дешевле заложить сразу дополнительные кабели, чтобы потом, спустя несколько месяцев, возвращаться к этим работам и снова прокладывать кабель по старым трассам.

Чтобы не иметь проблем с кабельной подсистемой, при ее проектировании можно воспользоваться следующими правилами (рекомендации даны для применения UTP-кабелей):

                   если это сеть здания офисного типа (например, банк или собственно офисное здание), закладывайте один UTP кабель на каждые 3-4 кв.м. помещения. Рабочие места в зданиях такого типа подвержены наиболее частым переездам и очень плотному оснащению средствами вычислительной и оргтехники.

                   если это сеть обычной фирмы или предприятия, удвойте потребность в средствах вычислительной техники, которую заявил Вам Заказчик.

                   выполнив монтаж кабельной подсистемы обязательно проведите ее сертификацию на соответствие требованиям 5-й категории (каждый линк и патч-корд). Даже если Вы применяли качественные компоненты, факторы монтажа и окружающих условий могли вызвать ухудшение рабочих характеристик. Распечатайте и сохраните результаты испытаний.

Соблюдение этих правил позволит избежать проблем с расширением кабельной сети при переходах на новые технологии как в рамках собственно ЛВС, так и в телефонных коммуникациях.

Для подсистем на базе тонких коаксиальных кабелей такие рекомендации выработать нельзя, т.к. в таких подсистемах необходимо стараться решить другую задачу - минимизировать количество рабочих мест. Вообще говоря тонкий коаксиальный кабель не рекомендуется для сетей рабочей группы. Хотя проблема при его использовании заключается не собственно в кабеле. Дело в том, что проводка тонкого коаксиального кабеля выполняется открытой и пользователи имеют к ней доступ. Нередко пользователь некорректно отключает кабель, разрушая целостность кабельного сегмента. При этом выходит из строя вся сеть, может нарушиться работа сетевого программного обеспечения. К этим же последствиям приводит снятие терминатора с конца кабельного сегмента, применение отрезков кабеля с другим волновым сопротивлением. По этим причинам целесообразно применять тонкий коаксиальный кабель только в защищенных от несанкционированного доступа местах, например в монтажном шкафу. Кроме того, шинная топология сетей на тонком коаксиальном кабеле затрудняет диагностирование т.к. кабель является общим для множества узлов. Неисправность может быть вызвана любым узлом, любым отрезком кабеля или любым терминатором. Отыскать неисправность в таких сетях обычно довольно сложно.

ПРОБЛЕМЫ МОНТАЖА КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

В дополнение можно отметить, что управление сетью наиболее удобно на топологиях, поддерживаемых UTP-кабелем, а толстый коаксиальный кабель на наших территориях применяется настолько редко, что о возможности его применения проектировщики начинают забывать (хотя случаются ситуации, где его применение приводит к красивым техническим решениям). В этом отношении интересен североамериканский регион, где объемы продаж толстого коаксиального кабеля и трансиверов к нему довольно велики по настоящее время. Наиболее подходящая область применения UTP-кабелей - кабельные подсистемы рабочей группы, горизонтальные подсистемы зданий и вертикальные подсистемы (при использовании STP-кабеля). Тонкий коаксиальный кабель целесообразно использовать для организации магистралей в монтажных шкафах, рабочих групп в помещениях с жесткой привязкой рабочих мест, низкоскоростных вертикальных кабельных подсистем. Оптоволоконный кабель - лучшее решение для организации скоростной среды передачи данных вертикальной подсистемы, магистрали между коммутационными узлами и между зданиями (административная и базовая подсистемы). Толстый коаксиальный кабель сегодня находит применение только в частных случаях: для организации низкоскоростных магистралей между соседними зданиями (до 500 м). При этом его применение нередко определяется тем, что кабель "уже есть" или даже "ранее проложен для иных целей".

При монтаже любой кабельной подсистемы в любом здании приходится сталкиваться с огромным количеством проблем. Одна из причин - достаточно высокая (для того, чтобы создать проблемы) насыщенность зданий целой системой кабельных и проводных сетей: телефонные, телевизионные, системы пожарной и охранной сигнализации, локальные вычислительные сети компьютерных систем, системы электрообеспечения и т.п. кабельные коммуникации зачастую просто опутывают все помещения. Так называемые "интеллектуальные здания" у нас пока практически не строятся. Поэтому при проведении работ по монтажу компьютерных сетей в такого рода зданиях приходится решать следующие проблемы:

                   ранее установленные локальные сети независимы и, как правило, работают на граничных длинах кабельных коммуникаций;

                   обслуживающий персонал любой кабельной подсистемы здания (пожарной или компьютерной) считает свою подсистему главной и не принимает во внимания Ваши требования;

                   малейшие изменения в архитектуре любой сети (например компьютерной или сети электроснабжения) приводят к затратам не только на дополнительные материалы, но и на проведение изменений в действующей части;

                   заложенные при строительстве коммуникации полностью забиты как действующим, так и безхозным кабелем, но освободить их от неиспользуемых кабельных систем невозможно без повреждения работающих сетей, а использовать бесхозные нельзя из-за множественных повреждений.

Решить эти проблемы в комплексе возможно только в том случае, если требовать, чтобы кабельные системы служили длительные периоды времени не претерпевая кардинальных изменений, допуская при этом простое расширение. Но надо отдавать себе отчет в том, что это возможно лишь при капитальных затратах на внутренние кабельные системы здания. Километры кабеля, прибитого по плинтусам в коридорах здания - это не система связи, способная надежно просуществовать несколько лет. Строго говоря, для решения проблем связанных с кабельными коммуникациями, необходимо плотное сотрудничество с проектно-конструкторскими организациями, т.к. специалисты, выполняющие эти работы, не знают что такое компьютерная сеть, и СНИП-ов на проектирование кабельных подсистем ЛВС по-моему пока тоже не существует.

В мире несколько фирм специализируются на производстве так называемых структурированных систем монтажа. Наиболее известные из них AT&T с системой SYSTIMAX SCS, Digital - DEC Connect, AMP - NET Connect, а также Legrand, Panduit, Hubbell и др. предлагают такое количество готовых стандартных решений, такой набор кабельной фурнитуры, что проблем с монтажем и обслуживанием кабельного хозяйства, на мой взгляд, возникнуть не может. В состав структурированных кабельных систем входят специальные короба разного сечения для укладки кабеля, фурнитура крепления, розетки (компьютерные, телефонные, электропитания), монтажные шкафы, кроссировочные или патч-панели, заделанные на концах коаксиальные, UTP и волоконно-оптические кабели разной длины. При этом топология кабельной системы собирается только на кроссировочной панели, позволяя организовывать в пределах одной кросс-панели несколько различных топологий локальных сетей без изменения физической конфигурации кабелей.

При относительно высокой начальной стоимости структурированные кабельные системы оправдывают капиталовложения за счет:

                   длительного использования;

                   допускают одновременное использование разных протоколов и сред передачи данных;

                   модульности и возможности внесения изменений, а также наращивания мощности без влияния на существующие сети;

                   позволяет обеспечить одновременный и быстрый доступ ко всем системам, проложенным в кабельных каналах;

                   не зависят от поставщика сетевого оборудования;

                   являясь единой сетью, позволяют создавать независимые участки сети;

                   допускают использование ранее установленного оборудования;

                   не зависят от изменений в информационных технологиях;

                   обеспечивает зрительное восприятие разделения кабельных подсистем по функциональному признаку.

3. Подсистемы структурированных кабельных систем

Структурированные кабельные системы - это реализация модульного представления о кабельных системах связи, рассматривающая последние в виде набора подсистем. Для того, чтобы проектирование проистекало менее болезненно, а, ГЛАВНОЕ, для того, чтобы в процессе эксплуатации было несложно модернизировать, расширить или даже перепрофилировать кабельную подсистему, ее желательно рассматривать в виде нескольких стандартизованных компонент - подсистем.

СКС выделяют три таких подсистемы: горизонтальную подсистему, вертикальную подсистему и кампус (базовую подсистему - магистраль между зданиями.

Основываясь на личном опыте общения с Заказчиками сетевых работ, я бы дополнил список подсистем СКС еще подсистемами рабочей группы и административной подсистемой. Подсистемы рабочей группы не всегда совпадают с горизонтальной подсистемой, особенно на развивающихся объектах. А на проектирование административной подсистемы накладывают свою специфику некоторые аппаратные комплексы по дистанционному управлению, разграничению доступа, безопасности и т.п., а также "взгляды на жизнь" ряда системных администраторов и руководителей, выпадающие из общей идеологии проектирования кабельных подсистем в рамках конкретного объекта. Практика показывает, что если не вычленить эти две подсистемы из общего проекта, то процесс принятия решения Заказчиком почти наверняка затянется.

Рис. 1. Кабельные подсистемы на примере сети масштаба предприятия

Подсистема рабочей группы

Подсистема рабочей группы - это функционально-территориальная подсистема. Как правило, пользователь начинает думать о локальной вычислительной сети уже имея рабочие места, оснащенные компьютерами. Очень часто при этом некоторые компьютеры оказываются сопряженными или друг с другом, или с какими-то устройствами (обычно приборами, принтерами и модемами коллективного использования). То есть пользователь перед началом выполнения работ по проектированию ЛВС уже имеет кабельную подсистему той или иной степени сложности. Эту подсистему можно сохранить, если она в достаточной степени развита, или заменить на более приспособленную для решения задач данной рабочей группы. При необходимости сохранения старого кабельного хозяйства и включения его в состав новой ЛВС, целесообразно использовать кабельную подсистему, построенную на базе витой пары, т.к. среди выпускаемого промышленностью оборудования для витой пары есть полный спектр переходников с данного типа соединителя.