Министерство  образования и науки РФ

Федеральное государственное автономное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Факультет высшего профессионального образования

Кафедра профессионально-педагогического образования 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Компьютерные коммуникации и сети» 

Вариант 5 
 
 

Выполнил:         
 

Проверил:         
 
 
 

Содержание

    I РЕФЕРАТИВНАЯ ЧАСТЬ

    Введение 3

    1. Оптические соединители: виды и требования к ним 5

    2. Обзор основных типов модульных соединителей 8

    Заключение 12

    Список использованных источников 13

    II ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

    Задача 1. 14

    Задача 2 17 
 

Введение

    Волоконно-оптические линии связи – это вид связи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием «оптическое волокно».

    Оптическое  волокно в настоящее время  считается самой совершенной  физической средой для передачи информации, а также самой перспективной  средой для передачи больших потоков  информации на значительные расстояния. Основания так считать вытекают из ряда особенностей, присущих оптическим волноводам.

    1. Широкополосность оптических сигналов, по оптической линии связи можно передавать информацию со скоростью порядка Терабит/с. Говоря другими словами, по одному волокну можно передать одновременно 10 миллионов телефонных разговоров и миллион видеосигналов. Скорость передачи данных может быть увеличена за счет передачи информации сразу в двух направлениях, так как световые волны могут распространяться в одном волокне независимо друг от друга. Кроме того, в оптическом волокне могут распространяться световые сигналы двух разных поляризаций, что позволяет удвоить пропускную способность оптического канала связи. На сегодняшний день предел по плотности передаваемой информации по оптическому волокну не достигнут.

    2. Очень малое (по сравнению с другими средами) затухание светового сигнала в волокне. Лучшие образцы российского волокна имеют затухание 0,22 дБ/км на длине волны 1,55 мкм, что позволяет строить линии связи длиной до 100 км без регенерации сигналов. Для сравнения, лучшее волокно Sumitomo на длине волны 1,55 мкм имеет затухание 0,154 дБ/км. В оптических лабораториях США разрабатываются еще более «прозрачные», так называемые фторцирконатные волокна с теоретическим пределом порядка 0,02 дБ/км на длине волны 2,5 мкм. Лабораторные исследования показали, что на основе таких волокон могут быть созданы линии связи с регенерационными участками через 4600 км при скорости передачи порядка 1 Гбит/с.

    Правда  есть у оптического волокна и свои недостатки. Так, при создании линии связи требуются оптические коннекторы (соединители) с малыми оптическими потерями и большим ресурсом на подключение-отключение. Точность изготовления таких элементов линии связи должна соответствовать длине волны излучения, то есть погрешности должны быть порядка доли микрона. Поэтому производство таких компонентов оптических линий связи очень дорогостоящее.

    Цель  данной работы: рассмотреть особенности модульных соединителей для оптических кабелей и описать их применение. 

1. Оптические  соединители: виды и требования к ним

    Одной из самых важных задач, которую необходимо решить при построении любой оптической системы связи, является задача обеспечения  надёжного соединения оптических волокон. Оптический соединитель  это устройство, предназначенное для соединения различных компонентов волоконно-оптического линейного тракта в местах ввода и вывода излучения. Такими местами являются: оптические соединения оптоэлектронных модулей (приёмников и передатчиков) с волокном кабеля, соединения отрезков оптических кабелей между собой, а также с другими компонентами.

    Различают неразъёмные и разъёмные соединители. Неразъёмные соединители используются в местах постоянного монтажа  кабельных систем. Разъёмные соединители (широко употребляется термин коннекторы (connectors)) допускают многократные соединения/разъединения.

    Основными требованиями к оптическим соединителям являются:

• малые вносимые потери;
• устойчивость к внешним механическим, климатическим и другим воздействиям;
• высокая надёжность;
• простота конструкции.

    Дополнительно к разъёмным соединителям предъявляют  требования неизменности параметров при  многократных соединениях. Кроме того, любая их целесообразная конструкция  по возможности должна исключать  необходимость дополнительной юстировки.

    1. Разъемные соединители. 

    На  рынке существует большое количество специализированных оптических разъемов. Волоконно-оптические разъемы доступны в двух типоразмерах: разъемы стандартного размера и миниатюрные оптические разъемы.

    Номенклатура  стандартных соединителей достаточно велика. Наиболее широкое распространение  получили соединители FC, ST и SC, которые  различаются по уровню затухания  света в них, конструкции и  материалам изготовления.

    2. Неразъемные соединители. 

    Неразъемное соединение, или сросток, постоянно  соединяет два волокна. Существуют два типа соединений (сростков):

• Механическое соединение.
• Сварное соединение.

    Сварные неразъемные соединители. В настоящее  время для постоянного соединения оптико-волоконных кабелей почти всегда применяют сварные соединения. Освобожденные от покрытия оптико-волоконных кабелей после шлифовки торцов закрепляют в юстировочном устройстве и сваривают электрической дугой или лазерным лучом. Для установки сварных соединителей применяется электрическая дуга, позволяющая сварить два волокна между собой. Сварные соединители позволяют добиваться очень точного, контролируемого компьютером расположения волокон, что, в свою очередь, определяет их чрезвычайно низкие потери на уровне 0,05 дБ. Основным недостатком сварных неразъемных соединителей является высокая стоимость оборудования. Тем не менее, сварные соединители продолжают применяться там, где существуют строгие ограничения на уровне допустимых потерь.

    Возможности получения хорошего сварного соединения постоянно возрастают с усовершенствованием  применяемого оборудования и технологии сварки, в дополнение к непрерывному совершенствованию геометрии волокна.

    Качество  сварного соединения можно характеризовать  двумя параметрами:

• затуханием в месте сварки;
• прочностью сварного соединения.

    Механические  неразъемные соединители. Механическое соединение – небольшой участок механически соединенного оптоволокна – сросток длиной 6 см и диаметром 1 см. Этот сросток осуществлен путем точного выравнивания двух концов волокон и их надежного постоянного механического соединения. Сросток закреплен с помощью быстросхватывающего покрытия или клеевой обвязки, или с использованием того и другого. Механические сростки допустимы как для организации постоянного, так и временного соединения. Вносимые потери за счет механического соединения обычно выше, чем сварного соединения, и имеют порядок 0,1-0,8 дБ. В настоящее время разработано несколько видов механических неразъемных соединителей. Все они имеют следующие общие характеристики: легко устанавливаются в полевых условиях, с использованием только простого инструмента. 

2. Обзор основных типов модульных  соединителей

    Коннектор FC

Рисунок 2 – коннектор FC и FC/APC

    Рекомендуется для одномодовых применений в системах дальней связи и специализированных системах, а также в сетях кабельного телевидения. Тип соединения – резьбовое, М8х0.75 Коннектор может поставляться с желтым, синим или красным хвостовиком (для одномодовых применений), черным (для многомодовых), зеленым (АРС). Коннекторы имеют керамические наконечники диаметром 2,5 мм. Для фиксации на розетке коннектор снабжен накидной гайкой с резьбой М8х0,75. Соединение шнуров, оконцованных коннеторами FC, через стандартную соединительную розетку характеризуется высокой надежностью, стойкостью к вибрации и одиночным ударам, так как наконечник коннектора развязан с корпусом и оболочкой кабеля.

    Розетки FC

Рисунок 3 – розетка FC

Выпускаются с квадратным фланцем и D-типа для компактного монтажа. Полимерные заглушки защищают розетки от попадания пыли. Розетки для коннекторов со скошенным торцом (для коннекторов FC/APC) имеют размер паза 2.02 мм и зеленые заглушки.

    Коннектор ST

Рисунок 4 – коннектор ST

рекомендуется использовать в первую очередь для  многомодовых применений. Наконечник коннектора не развязан с корпусом и оболочкой кабеля, что делает конструкцию проще, надежнее и дешевле, в тоже время такая конструкция полностью удовлетворяет многомодовому применению. Моноблочная конструкция ST коннектора разработана для быстрого оконцевания. Коннекторы имеют керамические наконечники диаметром 2,5 мм.

    Розетка ST

Рисунок 5 – розетка ST

имеет металлический корпус и бронзовый  центратор. Штыревые фиксаторы обеспечивают надежную фиксацию коннекторов, пазы под ключ предохраняют соединяемые в розетке коннекторы от осевого поворота.

Коннектор LC

Рисунок 6 – коннектор LC

это малогабаритный вариант SC коннектора. Он также имеет  прямоугольное сечение корпуса. Конструкция исполняется на пластмассовой  основе и снабжена защелкой, подобной защелке, применяющейся в модульных коннекторах медных кабельных систем. Вследствие этого и подключение коннектора производится схожим образом. Наконечник изготавливается из керамики и имеет диаметр 1,25 мм.

    Применяется так же дуплексный вариант LC коннектора – два коннектора объединяются полимерным зажимом.

    Розетка LC

Рисунок 7 – розетка LC

    Корпус  изготавливается из пластика. Два  типа исполнения розетки: симлекс и дуплекс. В розетках используется специальный центратор для капилляров диаметром 1.25 мм.

    Коннектор MT-RJ

Рисунок 8 – коннектор MT-RJ

    Разработка  коннектора MT-RJ преследовала решение  следующих задач: малый размер, низкая стоимость и простота установки. Использование коннектора MT-RJ увеличивает плотность портов в два раза по сравнению со стандартными коннекторами и делает его идеальным для использования в приложениях типа fiber-to-the-desk. Дизайн коннектора соответствует требованиям TIA. В коннекторе MT-RJ используется улучшенная версия индустриального стандарта для коннекторов типа RJ-45. Именно малый размер и удобство защелки аналогичной RJ-45 определяют преимущества данного коннектора при использовании в горизонтальной проводке до рабочего места. В коннекторе используется специальный двухволоконный. Особенностью системы MT-RJ является использование различных модификаций коннекторов: с направляющими штырьками (Male) и с отверстиями под штырьки (Female).

    Розетка MT-RJ

Рисунок 9 – розетка MT-RJ

выполнена из пластмассы, в отличие от других типов розеток, не имеет центратора, фиксация коннекторов –RJ-типа. 

Заключение

    Модульные соединители облегчают соединение волоконно-оптических кабелей, как между собой, так и с устройствами к которым их подключают. От того как конструктивно выполнены коннектор и розетка зависит как удобство использования, так и качество передачи сигнала.

    В работе я перечислил и дал характеристики основным модульным соединителям, применяемым  в настоящее время.

Список  использованных источников

1. www.componentltd.ru
2. www.fibercity.ru
3. www.nstor.ru
4. www.qtech.ru
5. www.rus-optic.ru
6. Виснадул Б.Д., Лупин С.А., Сидоров С.В., Чумаченко П.Ю. Основы компьютерных сетей: учеб. Пособие / Под ред. Л.Г. Гагариной. М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М. 2007. – 272 с.
7. Компьютерные сети. 4-е изд. / Э. Таненбаум. – СПб.: Питер, 2003. – 992 с.

Задача 1.

    Дана  схема подсетей некоторой организации  и сетевой адрес, который был  ей выделен.

16.0.0.0

0_1_2_3…._47_48_49_

0_1_2…._599_600

0_1…._2047_2048

0_1_2…._10_11

0_1_2…._18_19

1. Используя маски одной длины:

    Определить: номера всех подсетей; диапазон допустимых IP-адресов в каждой подсети, имеющей  подсети; широковещательный адрес  для каждой подсети, имеющей подсети.

    Решение: переведем максимальное значение хостов необходимых для подсети класса B, это значение равно 2048, в двоичное представление 11111111110 – получилось 11 значащих цифр, поэтому для создания маски одной длины включающей все хосты нужно из 32 вычесть 11, получаем маску /21 (11111111.11111111.11111000.00000000) 255.255.248.0

    Используя маску одной длины 255.255.248.0, получаем 32 подсети 16.0.0.0, 16.0.8.0, 16.0.16.0, … ,16.0.248.0. каждая из которых включает по 2048 адресов.

    Адрес подсети 16.0.0.0, широковещательный адрес 16.0.7.255.

    Диапазон  допустимых IP-адресов 16.0.0.1 … 16.0.7.254.

    Получаем 32 подсети 16.49.0.0, 16.49.8.0, 16.49.16.0 , … ,16.49.248.0. каждая из которых включает по 2048 адресов.

    Адрес подсети 16.49.0.0, широковещательный адрес 16.49.7.255.

    Диапазон  допустимых IP-адресов 16.49.0.1 … 16.49.7.254.

2. Используя маски переменной длины:

    Определить: номера и маски всех подсетей; диапазон допустимых IP-адресов всех устройств в каждой подсети, имеющей еще подсети; широковещательные адреса для каждой подсети, имеющей еще подсети.

    Решение:

1. Переведем первое значение хостов, равное 600, в подсети 16.0.0.0  в двоичное представление 1001011000 – получилось 10 значащих цифр, поэтому для создания маски включающей все хосты нужно из 32 вычесть 10, получаем маску /22 (11111111.11111111.11111100.00000000) 255.255.252.0

    Используя маску 55.255.252.0, получаем 64 подсети класса B 16.0.0.0, 16.0.4.0, 16.0.8.0, … ,16.0.252.0. каждая из которых включает по 1024 адреса.

    Адрес подсети 16.0.0.0, широковещательный адрес 16.0.3.255.

    Диапазон  допустимых IP-адресов 16.0.0.1 … 16.0.3.254.

2. В этой подсети надо создать еще одну подсеть класса C с количеством хостов равным 19, для этого переводим 19, в двоичное представление получаем 10011 – количество значащих цифр равно 5, поэтому вычитаем из 32, эти 5 цифр в итоге получаем маску /27 (11111111.11111111.11111111.11100000) 255.255.255.224. Получаем 8 подсетей класса C с 32 адресами в каждой.

    Адрес подсети 16.0.0.0, широковещательный адрес 16.0.0.31.

    Диапазон  допустимых IP-адресов 16.0.0.1 … 16.0.0.30.

3. Переведем второе значение хостов в сети класса B, равное 2048 в двоичное представление 11111111110 – получилось 11 значащих цифр, поэтому для создания маски одной длины включающей все хосты нужно из 32 вычесть 11, получаем маску /21 (11111111.11111111.11111000.00000000) 255.255.248.0

    Используя маску 255.255.248.0, получаем 32 подсети 16.49.0.0, 16.49.8.0, 16.49.16.0, … ,16.49.248.0. каждая из которых включает по 2048 адресов.

    Адрес подсети 16.49.0.0, широковещательный адрес 16.49.7.255.

    Диапазон  допустимых IP-адресов 16.49.0.1 … 16.49.7.254.

4. В этой подсети надо создать еще одну подсеть класса C с количеством хостов равным 11, для этого переводим 11, в двоичное представление получаем 1011 – количество значащих цифр равно 4, поэтому вычитаем из 32, эти 4 цифр в итоге получаем маску /28

     (11111111.11111111.11111111.11110000) 255.255.255.240. Получаем 16 подсетей класса C с 16 адресами в каждой.

    Адрес подсети 16.0.0.0, широковещательный адрес 16.49.0.15.

    Диапазон  допустимых IP-адресов 16.49.0.1 … 16.49.0.14.

3. Сравнить общее количество резервных подсетей и хостов в каждой из подсетей в случае использования масок одинаковой и переменной длины.

    При использовании масок одинаковой длины у нас получилось 32 подсети  класса B c количеством адресов 2048 и количеством хостов 2046 т.к. одно число зарезервировано для обозначения сети, а второе для обозначения широковещательного адреса в итоге получаем общее количество хостов:

    2046*32 = 65472

    При использовании масок переменной длины количество подсетей, и соответственно хостов многократно возрастает, так  во второй задаче было получено:

1. 64 подсети класса B по 1022 хоста в каждой (т.к. одно число зарезервировано для обозначения сети, а второе для обозначения широковещательного адреса);
2. 8 подсетей класса C по 30 хостов в каждой;
3. 32 подсети класса B по 2046 хостов в каждой;
4. 16 подсетей класса C по 14 хостов в каждой.

    Получилось  всего подсетей:

    64+8+32+16=140;

    Получилось  хостов:

    (64*1022)+(8*30)+(32*2046)+(16*14)= 65408+240+65472+224=131344

Задача 2

    В городе есть несколько библиотек, оснащенных компьютерами. Здания библиотек разбросаны по всему городу. В библиотеках  хранятся книги, журналы, газеты, аудио- и видеоматериалы.

    Требуется организовать компьютерную сеть, удовлетворяющую  следующим требованиям:

1. поиск данных о книгах, журналах и газетах по всем библиотекам, независимо от их расположения;
2. просмотр видеоматериалов и прослушивания аудиофрагментов;
3. выход в Internet с ограничением списка доступных URL-адресов;
4. обмен сообщениями по электронной почте, функционирующей только внутри данной компьютерной сети;
5. проведение аудио- и видеоконференций

    Для объединения всех зданий библиотек  в единую сеть воспользуемся каналом  интернет провайдера, объединим библиотеки в сеть с помощью VPN, для этого в каждой библиотеке необходимо будет установить по маршрутизатору Cisco 2851¹, он также позволяет передавать по сети аудио и видеопотоки, можно обеспечить выход в Internet с ограничением списка URL-адресов.

    В одной из библиотек установить достаточно мощный сервер с операционной системой Windows Server 2008 R2. Установить на этот сервер, SQL Server 2008 Standart на котором необходимо создать базы данных, содержащими списки всех необходимых материалов. Для упрощения работы с БД разработать СУБД, чтобы обеспечить добавление информации в БД сотрудниками каждой из библиотек, и для обеспечения поиск информации о новых  книгах, журналах и газетах, также можно обеспечить с помощью СУБД доступ к видеоматериалам и аудиофрагментам.

    Серверу необходимо добавить роли Active Directory, DNS, SMTP.

Перечень  необходимого оборудования:

    Цены  на оборудование взяты из Интернет магазинов www.usedcisco.ru и www.winsbs.ru (Компания A-Service).

    Т.к. не известно количество библиотек, высчитаем  примерную стоимость с учетом 2-х зданий: для реализации этого  проекта потребуется 392240,20 рублей только на оборудование, плюс программное  обеспечение Windows Server 2008 R2 = 39462,68 руб. + SQL Server 2008 = 102765,97 руб. + разработка СУБД (стоимость проекта неизвестна).

    В итоге получаем 392240,20 руб. + 39462,68 руб. + 102765,97 руб. + разработка СУБД=534468,85 руб. + разработка СУБД.

    Примерная стоимость всего проекта = 534468,85 рублей без учета стоимости разработки СУБД и с минимальным количеством (всего 2) зданий библиотек.