Проектирование ЛВС организации



Содержание

 

  1. Определения и обозначения
  2. Введение
  3. Проектирование ЛВС
    1. Технология ЛВС
    2. Разработка структуры сети
      1. Структура организации
      2. Поэтажные планы
      3. Функциональная схема ЛВС
    3. Расчёт характеристик сети
      1. Расчёт максимально допустимых расстояний
        1. Расчёт максимально допустимого расстояния при использовании медного кабеля
        2. Расчёт максимально допустимого расстояния при использовании оптического волокна
      2. Оценка производительности сети
    4. Проектирование СКС
      1. Выбор элементов СКС
      2. Топология сети
      3. Горизонтальная кабельная подсистема
      4. Вертикальная кабельная подсистема
      5. Подсистема кампуса
      6. Расчёт СКС
      7. Расчёт сети электропитания
      8. Расчёт сети в соответствии с моделью 1 и моделью 2
    5. Выбор оборудования
      1. Пассивное оборудование
      2. Активное оборудование
    6. Проектирование аппаратной
      1. Требования к аппаратной
      2. Размещение оборудования в аппаратной

 

 

 

 

 

 

 

    1. Проектирование ЛВС в NetCracker
      1. Структура многоуровневого проекта
      2. Схема ЛВС
      3. Производительность ЛВС
    2. Расчёт надёжности ЛВС
      1. Требования к надёжности ЛВС
      2. Основные понятия надёжности
      3. Расчёт надёжности
    3. Экономический расчёт
  1. Заключение
  2. Список литературы
  3. Приложения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Определения и обозначения

1)Локальная  вычислительная сеть (ЛВС, локальная сеть; англ. Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

 

2)Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

 

 

 

             - обозначение рабочего места/розетки

 

2. Введение

 

Целью данного  курсового проекта является разработка локальной вычислительной сети, её проверка на устойчивость работы и  соответствие стандартам, предъявляемым  такого рода объектам. В ходе проектирования необходимо показать знание лекционного  материала, осведомлённость в области  последних научных разработок, а  также способность применить  накопленные умения на практике.

Локальные сети сосредоточены на территории не более 1-2 км; построены с использованием дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя более простые методы передачи данных достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. Предоставляемые услуги отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме подключения (on-line).

Важнейший этап в развитии сетей – появление  стандартных сетевых технологий: Ethernet; FDDI; Token Ring, позволяющих быстро и эффективно объединять компьютеры различных типов.

Первые  локальные сети появились в начале 70-х годов, а в середине 80-х годов  утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть – Ethernet, Arcnet, Token Ring. Стимулом для их развития послужили персональные компьютеры, которые, с одной стороны, были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, а с другой – нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения периферийных устройств и накопителей памяти.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Проектирование ЛВС

Необходимо спроектировать ЛВС для жилого дома, состоящего из двух четырехэтажных зданий.

 

3.1. Технология ЛВС – Ethernet

Ethernet (от англ. ether «эфир») — пакетная технология передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей.

Стандарты Ethernet определяют проводные  соединения и электрические сигналы  на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 1990-х годов, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet и Token ring.

Преимущества использования витой  пары по сравнению с коаксиальным кабелем:

  • возможность работы в дуплексном режиме;
  • низкая стоимость кабеля «витой пары»;
  • более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле (соединение точка-точка: обрыв кабеля лишает связи два узла. В коаксиале используется топология «шина», обрыв кабеля лишает связи весь сегмент);
  • минимально допустимый радиус изгиба меньше;
  • большая помехозащищенность из-за использования дифференциального сигнала;
  • возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE);
  • гальваническая развязка трансформаторного типа. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт и иногда даже полным «выгоранием» системного блокаПричиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.

Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий(CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.

Существует несколько форматов Ethernet-кадра.

  • Первоначальный Version I (больше не применяется).
  • Ethernet Version 2 или Ethernet-кадр II, ещё называемый DIX (аббревиатура первых букв фирм-разработчиков DEC, Intel, Xerox) — наиболее распространена и используется по сей день. Часто используется непосредственно протоколом Интернет.

 

Наиболее  распространенный формат кадра Ethernet II

  • Novell — внутренняя модификация IEEE 802.3 без LLC (Logical Link Control).
  • Кадр IEEE 802.2 LLC.
  • Кадр IEEE 802.2 LLC/SNAP.
  • Некоторые сетевые карты Ethernet, производимые компанией Hewlett-Packard использовали при работе кадр формата IEEE 802.12, соответствующий стандарту 100VG-AnyLAN.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Разработка структуры сети

3.2.1. Структура организации

 

 

                                                                                                                                                                                                                                                                                   

 

3.2.2 Поэтажный план               

1 здание

1 этаж

2 этаж

 

3 этаж

4 этаж

 

 

2 здание 

1 этаж

2 этаж

Зэтаж

4 этаж

3.2.3. Функциональная схема ЛВС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3. Расчёт характеристик сети 
3.3.1. Расчёт максимально допустимых расстояний

 

Sмакс – максимально допустимое расстояние между наиболее удалёнными 
станциями сети, м 
Sмакс = 0,25*Vc*(Emin / Vk)

Vc – скорость распространения сигнала в передающей среде, м/с

для оптоволокна Vc = С / n, м/с

С – скорость света в вакууме, С = 3*108 м/с

n – коэффициент преломления, для разных типов волокна от 1,45 до 1,55

для медного кабеля Vc = С*(0,03…0,05), м/с

Емин = 72 байта = 576 бит

Vк – скорость передачи технологии ЛВС

Vк = 10 Мбит/с = 107 Мбит/с (Ethernet)

 

3.3.1.1. Расчёт максимально  допустимого расстояния при использовании медного кабеля

 

Vс = 3*108*0,05 = 0,15*108 м/с

Sмакс = 0,25*0,15*(576 / 107) = 216 м

 

3.3.1.2. Расчёт максимально  допустимого расстояния при использовании  оптического волокна

 

Vc = 3*108 / 1,55 = 1,94*108 м/с

Sмакс = 0,25*1,94*108*(576 / 107) = 2736 м

 

3.3.2. Оценка производительности  сети

 

1)  Vмакс макс - максимальная скорость передачи пакета максимальной длины

    Vмакс макс = Vк / Eмакс = 107 / 12208 = 819,13 бит/с

 

2) Vмакс мин - максимальная сокрость передачи пакета минимальной длины

    Vмакс мин = Vк/ Емин =107 / 576 = 17361 бит/с

 

3) fмакс мин - максимальная частота передачи коротких пакетов

    fмакс мин = 1 / (Тмин + Тмк) = 1 / (57,6+9,6) = 1/67,2 = 0,01 к/с

    Тмин = Емин*tbt = 576*0,1 = 57,6 мкс

 

4) fмакс макс - максимальная частота передачи длинных пакетов

    fмакс макс = 1 / (Тмакс + Тмк) = 1 / (1220,8 + 9,6) = 1/1230,4 = 0,008 к/с

    Тмакс = Емакс* tbt = 1220,8 мкс

 

5) Сп макс – пропускная способность сети при передаче пакета максимальной длины 
    Сп макс = Vмакс макс*Еп макс = 819,13*12000 = 9 829 560 бит/с

 

6) Сп мин - пропускная способность  сети при передаче пакета минимальной  длины

    Сп мин = Vмакс мин*Еп мин = 17361*368 = 6 388 888 бит/с

 

7) Змакс –  максимальная загруженность сети

    Змакс  = (Сп макс / Vк)*100% = 98%

 

8) Змин –  минимальная загруженность сети

    Змин = (Сп мин / Vк)*100% = 63,9%

 

Параметры

Ethernet

Fast Ethernet

Емакс, байт

Емин, байт

Еп макс, байт

Еп мин, байт

tbt, мкс

Тмк, мкс

1526

72

1500

46

0,1

9,6

1526

72

1500

46

0,01

0.96


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4. Проектирование СКС

3.4.1 Выбор элементов СКС

 

№

Элементы СКС

Изготовитель

Тип, марка, обозначение, код

Стоимость, руб. (за 1 шт. или 1 м)

1

Информационная розетка RJ-45

N/A

Розетка

42 руб

2

Коммутационная панель на 24 порта

TRENDnet

Patch Panel 19" 2U UTP 48 port

2 411 руб

3

Коммутационный шнур

N/A

PatchCordUTP

105 руб

4

Шина заземления

Cabeus

N/A

553руб

5

Шкаф навесной 19’’

NT

WALLBOX 15-66 B

7 613 руб

6

Шкаф (стойка) напольный 19”

NT

PRACTIC / METAL 33-610 B

20 301 руб

7

Кабель витая пара

Belden

7860ENH

40 руб

8

Кабель оптоволоконный

Hyperline

FO-D-IN-50-12-FRPVC

105руб

9

Оптическая коробка для монтажа  в шкаф(стойку) 19”

N/A

КОР-48-У

655 руб

10

Кабелепровод – короб

DKC-00351

N/A

55руб

11

Кабелепровод - труба

N/A

Труба ПВХ 63

50 руб

12

Кабелепровод - лоток

DKC

Лоток метал.неперфорированный 200x100мм

391 руб


3.4.2 Топология сети

В этом проекте  выбрана расширенная звездообразная топология, так как эта топология  весьма стабильна.

Звездообразные  топологии широко используются в  современных локальных сетях. Причиной такой популярности является гибкость, возможность расширения и относительно низкая стоимость развертывания  по сравнению с более сложными топологиями локальных сетей  со строгими методами доступа к среде  передачи данных.

«Звезда» - это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким образом ложится очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Понятно, что сетевое оборудование центрального абонента должно быть существенно более сложным, чем оборудование периферийных абонентов. О равноправии абонентов в данном случае говорить не приходится. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией «звезда» в принципе невозможны, так как управление полностью централизовано, конфликтовать нечему.

Если говорить об устойчивости звезды к отказам компьютеров, то выход  из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании оставшейся части сети, зато любой  отказ центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной. Поэтому должны приниматься специальные  меры по повышению надежности центрального компьютера и его сетевой аппаратуры. Обрыв любого кабеля или короткое замыкание в нем при топологии  «звезда» нарушает обмен только с  одним компьютером, а все остальные  компьютеры могут нормально продолжать работу. В отличие от шины, в звезде на каждой линии связи находятся  только два абонента: центральный  и один из периферийных. Чаще всего  для их соединения используется две  линии связи, каждая из которых передает информацию только в одном направлении. Таким образом, на каждой линии связи  имеется только один приемник и один передатчик. Все это существенно  упрощает сетевое оборудование по сравнению  с шиной и избавляет от необходимости  применения дополнительных внешних  терминаторов. Проблема затухания сигналов в линии связи также решается в «звезде» проще, чем в «шине», ведь каждый приемник всегда получает сигнал одного уровня. Серьезный недостаток топологии «звезда» состоит в  жестком ограничении количества абонентов. Обычно центральный абонент  может обслуживать не более 8-16 периферийных абонентов. Если в этих пределах подключение  новых абонентов довольно просто, то при их превышении оно просто невозможно. Правда, иногда в звезде предусматривается возможность  наращивания, то есть подключение вместо одного из периферийных абонентов еще  одного центрального абонента (в результате получается топология из нескольких соединенных между собой звезд)

3.4.3. Горизонтальная кабельная  подсистема

№ п/п

Обозначение кабеля

Откуда идёт

Куда поступает

Длина, м

   

№ здания

№ РУ

№ порта

№ розетки

№ здания

№ этажа

№ комнаты

  

1

1

1

1

1

1

1

1

1

21,5

2

2

1

1

2

2

1

1

2

29,5

3

3

1

1

3

3

1

1

3

30,5

4

4

1

1

4

4

1

1

4

41,3

5

5

1

1

5

5

1

2

5

29,1

6

6

1

1

6

6

1

2

6

26,9

7

7

1

1

7

7

1

2

7

31,1

8

8

1

1

8

8

1

2

8

18,3

9

9

1

1

9

9

1

3

9

17,3

10

10

1

1

10

10

1

3

10

26,5

11

11

1

1

11

11

1

3

10

29,4

12

12

1

1

12

12

1

3

11

26,5

13

13

1

1

13

13

1

3

12

18,3

14

14

1

1

14

14

1

4

13

9,6

15

15

1

1

15

15

1

4

14

15,7

16

16

1

1

16

16

1

4

15

16,4

17

17

1

1

17

17

1

4

16

8,9

18

18

2

2

1

18

2

1

1

21,6

19

19

2

2

2

19

2

1

1

24,5

20

20

2

2

3

20

2

1

2

34,2

21

21

2

2

4

21

2

1

3

35,6

22

22

2

2

5

22

2

1

4

23,4

23

23

2

2

6

23

2

2

5

19,7

24

24

2

2

7

24

2

2

6

31,2

25

25

2

2

8

25

2

2

7

36,1

26

26

2

2

9

26

2

2

8

18,9

27

27

2

2

10

27

2

3

9

16,3

28

28

2

2

11

28

2

3

10

19,7

29

29

2

2

12

29

2

3

11

19,4

30

30

2

2

13

30

2

3

12

14,8

31

31

2

2

14

31

2

4

13

8,6

32

32

2

2

15

32

2

4

15

12,8


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4.4. Вертикальная кабельная  подсистема

Здание 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 этаж 3 этаж 2 этаж 1 этаж

 

 

Здание 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4.5. Подсистема  кампуса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4.6. Расчёт СКС

 

№

Элементы СКС

Количество, м или шт.

1

Информационная розетка RJ-45

34

2

Кабелепровод – лоток 

-

3

Коммутационная панель на 24 порта

2

4

Коммутационный шнур

34

5

Шина заземления

1

6

Шкаф навесной 19”

2

7

Шкаф (стойка) напольный 19”

1

8

Кабель витая пара

734,2

9

Кабель оптоволоконный

350

10

Оптическая коробка для монтажа  в шкаф (стойку) 19”

1

11

Кабелепровод – короб

30

13

Кабелепровод – труба

2


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4.7. Расчёт сети электропитания

1) Длина кабеля для подключения шкафа с коммуникационным оборудованием к электрическому щиту равна 1 метр.

2) Тип кабеля – ВВГ – кабель с медными жилами, в ПВХ изоляции, в ПВХ оболочке, без защитного покрова, 4-жильный, с площадью сечения жилы 1,5 мм.

3) ППВ Провод ППВ с медными жилами, с ПВХ изоляцией, плоский, с разделительным основанием, для электрических установок.

4) Тип электрической розетки  РШ-П-20-25/220

5)

№ рабочего места по плану

Розетка электрическая (количество)

Длина провода, м, от электрического щита до рабочего места по плану

Для ПК

Для принтера

1

1

1

21,5

2

1

  

29,5

3

1

  

30,5

4

1

  

41,3

5

1

  

29,1

6

1

  

26,9

7

1

  

31,1

8

1

  

18,3

9

1

  

17,3

10

1

  

26,5

11

1

  

29,4

12

1

  

26,5

13

1

  

18,3

14

1

  

9,6

15

1

  

15,7

16

1

  

16,4

17

1

  

8,9

18

1

1

21,6

19

1

  

24,5

20

1

  

34,2

21

1

  

35,6

22

1

  

23,4

23

1

  

19,7

24

1

  

31,2

25

1

  

36,1

26

1

  

18,9

27

1

  

16,3

28

1

  

19,7

29

1

  

19,4

30

1

  

14,8

31

1

  

8,6

32

1

  

12,8

33

1

  

19,7

34

1

1

19,4


6) 2 автомата

7)  

№

Наименование

Количество, шт. или м

Тип, марка

Изготовитель

Стоимость за м или за шт.

1

Розетка электрическая

53

РА16-133

Shcneider Electric

34 руб

2

Кабель для подключения шкафа  с коммуникационным оборудованием  к электрическому щиту

2

КЭ-792

ИтКИИТ

250,79 руб

3

Провод для выполнения электропроводки

1100

ПВС 2*1,5

Россия

10руб

4

Автомат защиты

3

STOS204 C4

ABB

2096 руб




 

 

 

 

 

 

 

 

3.4.8. Расчёт сети в соответствии с моделью 1 и моделью 2

 

1) Максимальный размер  спроектированной сети равен  530 метров

 

 

 

 

 

 

2)            [РМ16]-------------[РУ1]---------------[РУ2]---------------[РМ37]

 

 

3) Модель 1 соответствует этой таблице

Технология

Длина сегмента, м

Правило

Ethernet

100

5-4-3

Fast Ethernet

2000

4-3-2


 

Спроектированная сеть соответствует  правилу модели 1

 

4) Длины сегментов в  пунктах 3.3.1.1. и 3.3.1.2. соответствует  длинам в схеме

 

5)

 

[РМ16]-------------[РУ1]---------------[РУ2]---------------[РМ37]

 

                                Левый сегмент   промежуточный    правый

 

 

6)

Технология

PDV, bt

PVV, bt

Ethernet

576

49

Fast Ethernet

512

49


 

Рассчитываем PDV

Левый сегмент вводит задержку сигнала t3 = 15,3+(105*0,113) = 22 bt

Правый сегмент вводит задержку сигнала t3 = 165+(101*0,113) = 177 bt

Промежуточный сегмент вводит задержку сигнала t3=42+(324*0,113)=78 bt

PDV = 277 bt

PVV = 29 bt

Сеть будет работать корректно

 

 

3.5.  Выбор оборудования

 

 

 

 

.   .   .     .  .  .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.5.1. Пассивное оборудование

 

Оборудование

Количество

Изготовитель

Тип, модель

Стоимость, руб.

Габариты

Блок розеток

1

RACK5

PDU-8

750

1U

50.8 x 5.5 x 9.


 

Количество розеток в блоке  розеток соответствует количеству подключаемого оборудования

 

3.5.2 Активное оборудование

 

Оборудование

Количество

Изготовитель

Тип, модель

Стоимость, руб.

Габариты

Коммутатор

2

  

16 портов Ethernet 10/100/1000 Мбит/сек

2 500

  

Коммутатор стоечный

1

  

24-портовый 10/100Mbps N-канальный

2 300

  

Маршрутизатор

1

  

8 портов Ethernet 10/100 Мбит/сек

700

  

Сервер

1

  

SuperMicro SYS-5017C-MF

16660

  

Автоматическая телефонная станция

1

  

Panasonic KX-TEB308RU

10000

  

Источник бесперебойного питания

1

  

APC Back-UPS CS 650VA 230V

3000

  

 

3.6. Проектирование аппаратной

                                             3.6.1. Требования к аппаратной

Серверная или, как её ещё называют, аппаратная комната - это помещение, предназначенное для размещения крупного телекоммуникационного или  серверного оборудования. К этому  помещению предъявляется целый  ряд требований как по его расположению в здании, так и по оснащению  оборудованием для работы, системами  электропитания, климатическими системами, системами пожаробезопасности. Сейчас мы остановимся на вопросах расположения серверной в здании, её отделке  и оснащении основными системами, способствующими бесперебойной  работе находящегося в аппаратной оборудования.

Размеры аппаратной комнаты должны соответствовать требованиям к  располагаемому в ней оборудованию. Если такие данные на момент выбора помещения отсутствуют, расчет ведётся  исходя из площади обслуживаемых  рабочих мест: на каждые её 10 м2 принимается 0,07 м2 для серверной. Минимальной площадью аппаратной принимается 14 м2.

Проектирование ЛВС организации