Проектирование ЛВС в магазине светильников «Город Огней»

Сибирский государственный  межрегиональный колледж

строительства и предпринимательства

Курсовая работа

По дисциплине

“Компьютерные сети и телекоммуникации”

По теме

 “Проектирование ЛВС в магазине светильников «Город Огней»

Выполнил: Некрасов М. А.

                                                                                                 Принял: Фитисова Н. Н.

Ведение

1. Раздел 1 Реферативный материал по теме «Технологии монтажа оптоволокна».

Раздел 2

1. Постановка задачи. Краткая характеристика предприятия 40

2. Проектирование ЛВС 41

2.1.  Определение главных характеристик ЛВС 41

2.2. План помещений предприятия 42

2.3. Уточнение структуры и характеристик ЛВС 44

2.4. Расположение средств ЛВС на плане помещений предприятия 46

2.5. Определение ряда технических средств, подлежащих к использованию 48

3.Программное обеспечение  ЛВС 51

4.  Расчет  стоимости  материалов  и   работ по внедрению ЛВС 52

4.1 Расчет длины кабельной системы. 52

4.2 Расчет длины кабельного канала. 53

4.3 Расчет стоимости оборудования. 53

4.4 Расчет стоимости работ. 55

4.5 Суммарные расходы на   внедрение ЛВС 55

Заключение 56

Список литературы и Интернет ресурсов 57

Введение

Данная  курсовая работа состоит из 2-х основных разделов, которые в общей сложности  занимают 37 печатных листов.

Текст курсовой работы сопровождается рисунками, чертежами  и таблицами. Расчетно-пояснительная  записка содержит рисунки,  из них 2 рисунка формата А4 и таблицы. Рисунки формата А4  выполнены средствами программы MS Visio.

2. В первом  реферативном разделе представлен материал по теме «Технологии монтажа оптоволокна».

3. Во втором разделе выполнено проектирование локальной КС (моста) в магазине светильников «Город Огней». Курсовая работа включает в себя выбор сетевого ТО, создание проекта расположения средств ЛВС на плане помещений предприятия,  расчет стоимости оборудования и работ по внедрению ЛВС

Раздел 1

 Реферативный материал по теме «Технологии монтажа оптоволокна».

Опти́ческое волокно́ — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Волоконная  оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Кабели на базе оптических волокон используются в волоконно-оптической связи, позволяющей передавать информацию на бо́льшие расстояния с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. В ряде случаев они также используются при создании датчиков.

Принцип передачи света, используемый в волоконной оптике, был впервые  продемонстрирован в XIX веке, но развитие современной волоконной технологии началось в 1950-х годах. Изобретениелазеров сделало возможным построение волоконно-оптических линий передач, превосходящих по своим характеристикам традиционные проводные средства связи.

Стеклянные оптические волокна  делаются из кварцевого стекла, но для  дальнего инфракрасного диапазона  могут использоваться другие материалы, такие как фторцирконат, фторалюминат и халькогенидные стекла. Как и  другие стекла, эти имеют показатель преломления около 1,5.

В настоящее время развивается  применение пластиковых оптических волокон. Сердечник в таком волокне  изготовляют изполиметилметакрилата (PMMA), а оболочку из фторированных PMMA (фторполимеров).

Оптическое волокно, как правило, имеет круглое сечение и состоит  из двух частей — сердцевины и оболочки. Для обеспечения полного внутреннего отражения абсолютный показатель преломления сердцевины несколько выше показателя преломления оболочки. Например, если показатель преломления оболочки равен 1,474, то показатель преломления сердцевины — 1,479. Луч света, направленный в сердцевину, будет распространяться по ней. Возможны и более сложные конструкции: в качестве сердцевины и оболочки могут применяться двумерные фотонные кристаллы, вместо ступенчатого изменения показателя преломления часто используются волокна с градиентным профилем показателя преломления, форма сердцевины может отличаться от цилиндрической. Такие конструкции обеспечивают волокнам специальные свойства: удержание поляризации распространяющегося света, снижение потерь, изменение дисперсии волокна и др.

Оптические волокна, используемые в телекоммуникациях, как правило, имеют диаметр 125±1 микрон. Диаметр  сердцевины может отличаться в зависимости  от типа волокна и национальных стандартов.

Классификация

Профиль показателя преломления различных  типов оптических волокон: слева  вверху — одномодовое волокно, слева внизу — многомодовое ступенчатое волокно, справа — градиентное волокно с параболическим профилем.

Оптические волокна могут быть одномодовыми и многомодовыми. Диаметр сердцевины одномодовых волокон составляет от 7 до 10 микрон. Благодаря малому диаметру достигается передача по волокну лишь одной моды электромагнитного излучения, за счёт чего исключается влияние дисперсионных искажений. В настоящее время практически все производимые волокна являются одномодовыми.

Существует три основных типа одномодовых  волокон:

1. Одномодовое ступенчатое волокно с несмещённой дисперсией (стандартное) (англ. SMF — Step Index Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.652 и применяется в большинстве оптических систем связи.
2. Одномодовое волокно со смещённой дисперсией (англ. DSF — Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.653. В волокнах DSF с помощью примесей область нулевой дисперсии смещена в третье окно прозрачности, в котором наблюдается минимальное затухание.
3. Одномодовое волокно с ненулевой смещённой дисперсией (англ. NZDSF — Non-Zero Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.655.

Многомодовые волокна отличаются от одномодовых диаметром сердцевины, который составляет 50 микрон в европейском  стандарте и 62,5 микрон в североамериканском и японском стандартах. Из-за большого диаметра сердцевины по многомодовому  волокну распространяется несколько  мод излучения — каждая под своим углом, из-за чего импульс света испытывает дисперсионные искажения и из прямоугольного превращается в колоколоподобный.

Многомодовые волокна подразделяются на ступенчатые и градиентные. В ступенчатых волокнах показатель преломления от оболочки к сердцевине изменяется скачкообразно. В градиентных волокнах это изменение происходит иначе — показатель преломления сердцевины плавно возрастает от края к центру. Это приводит к явлению рефракции в сердцевине, благодаря чему снижается влияние дисперсии на искажение оптического импульса. Профиль показателя преломления градиентного волокна может быть параболическим, треугольным, ломаным и т. д.

Полимерные (пластиковые) волокна  производят диаметром 50, 62.5, 120 и 980 микрон и оболочкой диаметром 490 и 1000 мкм.

Применение

Волоконно-оптическая связь

Волоконно-оптический кабель.

Основное применение оптические волокна  находят в качестве среды передачи на волоконно-оптических телекоммуникационных сетях различных уровней: от межконтинентальных магистралей до домашних компьютерных сетей. Применение оптических волокон  для линий связи обусловлено  тем, что оптическое волокно обеспечивает высокую защищенность от несанкционированного доступа, низкое затухание сигнала  при передаче информации на большие  расстояния и возможность оперировать  с чрезвычайно высокими скоростями передачи. Уже к 2006-му году была достигнута скорость модуляции 111 ГГц^[2][3], в то время как скорости 10 и 40 Гбит/с стали уже стандартными скоростями передачи по одному каналу оптического волокна. При этом каждое волокно, используя технологию спектрального уплотнения каналов может передавать до нескольких сотен каналов одновременно, обеспечивая общую скорость передачи информации, исчисляемую терабитами в секунду.

Монтаж оптоволокна.

Типовые значения строительных длин ОК составляют в настоящее время 2, 4 и 6 км. В связи с этим только при сооружении локальных оптических сетей с использованием ОК, а также при сооружении коротких соединительных оптических линий можно обойтись без монтажа соединительных муфт на стыках строительных длин ОК, ограничиваясь только концевой заделкой ОК.Так же, как и в традиционных сетях связи на основе медно-жильных кабелей, в оптических сетях используются неразъемные и разъемные соединения ОВ. Сращивая два ОВ, стандартный диаметр по оболочке которых составляет 125±1 мкм, необходимо выполнить их соединение с микронной точностью, обеспечивая при этом следующие основные требования: Простота монтажа. Должны применяться простые технологии, с использованием инструмента и оборудования, требующего небольшой период обучения. Низкие вносимые потери. Оптические сети основываются на применении ОК с очень низкими потерями, поэтому потери, вносимые сростками ОВ и оптическими соединителями, также должны быть низкими. Типичные значения потерь, вносимых сварными соединениями ОВ, составляют 0,03 дБ, типичные значения потерь, вносимых оптическими соединителями, составляют 0,2 дБ. Хорошая повторяемость. Многократная расстыковка и стыковка вновь оптического соединителя не должна приводить к заметному увеличению вносимых потерь. Экономичность. Стоимость сварного соединения ОВ составляет около 1,5 долларов США, хотя и требует наличия сварочного аппарата стоимостью около 20 тыс. долларов США. С учетом указанных выше факторов преимущественное применение при монтаже ОВ получила техника сварного соединения, как обеспечивающая наиболее высокие требования в части вносимых потерь, механических характеристик и надежности. Следует отметить, что механический оптический соединитель или разъемный оптический соединитель имеют стоимость всего лишь на порядок выше сварного соединения ОВ и требуют применения недорого монтажного инструмента, однако по надежности существенно уступает сварному соединению, в таком соединении могут иметь место воздушные или механические включения. Поэтому механические соединители используются в основном при аварийно-восстановительных работах и, в ряде случаев, в локальных оптических сетях, разъемные оптические соединители – исключительно для концевой заделки волокон ОК.

Процесс сварного соединения ОВ содержит следующие основные этапы:

• Снятие защитного покрытия с концов сращиваемых ОВ,
• Подготовка торцов ОВ (скалывание),
• Установка ОВ в сварочный аппарат и их юстировка,
• Сварка ОВ электрической дугой между двумя электродами,
• Контроль качества сварки ОВ,
• Защита и укладка сварного соединения ОВ.

При соединении ОВ в сварочных аппаратах  используются два основных метода юстировки: юстировка по оболочке и юстировка  по сердцевине ОВ. Юстировка по оболочке ОВ – пассивный вид юстировки, который осуществляется с помощью V-образных направляющих, фиксирующих концы сращиваемых ОВ. Как правило, такой вид юстировки используется для сварки ОВ на городских и локальных сетях, где не предъявляется высоких требований к вносимым сварным соединением потерям. Юстировка по сердцевине ОВ производится автоматически, с помощью микропроцессора, шаговых двигателей и прецизионных элементов привода (как правило, на основе пьезоэффекта), обеспечивая юстировку в трех направлениях: по горизонтали, по вертикали, по оси. Она, как правило, осуществляется с использованием одной из систем контроля: системы "LID" (Local light Injection and Detection) – система юстировки с помощью местного ввода и обнаружения света) или системы "PAS" (Profile Alignment System) – система юстировки по профилю.

Принцип работы системы "LID" –  ввод оптического сигнала через  оболочку (за счет изгиба ОВ) одного из сращиваемых ОВ и прием оптического  сигнала оболочку (за счет из гиба ОВ) другого из сращиваемых ОВ, обработка принимаемого оптического сигнала микропроцессором и последующая отработка сигналов управления микропроцессора исполнительными устройствами.

Принцип работы системы "PAS" –  оценка видеоизображений профилей сращиваемых  ОВ в двух перпендикулярных направлениях с помощью коллимированного источника света, оптической системы и двух видеокамер, обработка данных микропроцессором и последующая отработка сигналов управления микропроцессора исполнительными устройствами.

Современные сварочные аппараты управляют  процессом сварки с учетом контролируемых параметров внешней среды: температуры, влажности, атмосферного давления и  т.д., содержат установленные производителем программы управления процессом  сварки для основных типов выпускаемых  ОВ и ОВ специальных типов, а также  обеспечивают возможность установки  дополнительно собственной индивидуальной (характерной пользователю) программы  сварки ОВ. Имеется также возможность  ввода пароля доступа для изменения  параметров сварки и др.

Следует отметить, что на процессе сварки сказываются также такие  факторы, как:

• Эффект самоцентрирования (влияние сил поверхностного натяжения расплава стекла),
• Эксцентриситет сердцевины ОВ,
• Качество поверхности торцов ОВ,
• Качество подготовки ОВ (наличие микротрещин),
• Чистота (отсутствие загрязнений) V-образных ложементов ОВ,
• Термические характеристики ОВ,
• Качество электродов.

При изготовлении ОВ имеют место  определенные отклонения от номинальных  размеров, поскольку невозможно изготовить два абсолютно идентичных ОВ. Допуски  составляют часто всего лишь тысячные доли миллиметра, однако и столь  незначительные отличия могут повлиять на потери сростка ОВ. В общем на величине вносимых сростком ОВ потерь сказываются как отличия геометрических характеристик ОВ, так и погрешности юстировки и монтажа ОВ.

Могут быть отмечены следующие основные отличия геометрических характеристик  ОВ, сказывающиеся на оптических потерях  сростка:

• Различие диаметров модового поля
• Различие цифровой апертуры
• Различие диаметров сердцевины
• Различие диаметров оболочки
• Некруглость сердцевины и/или оболочки
• Не концентричность сердцевины относительно оболочки.

К основным погрешностям юстировки  и монтажа ОВ могут быть отнесены:

• Радиальное смещение
• Осевое смещение
• Угловое смещение
• Загрязнение поверхности торцов ОВ
• Плохое качество скола ОВ
• Неоптимальный для данного типа ОВ режим сварки.

Проблема монтажа ОВ возникла сразу  же при начале практического применения ОК и на первых порах, когда не имелось специализированного оборудования для сращивания ОВ, и решалась путем выполнения механических соединений ОВ – путем заделки их прототипами современных оптических соединителей, с индивидуальной ручной юстировкой соединяемых ОВ непосредственно на месте их монтажа под контролем микроскопов. С целью снижения потерь из-за наличия воздушного включения на стыке ОВ в соединение него вводился иммерсионный гель или оптический клей. Разработка сварочных аппаратов для одномодовых ОВ велась с целью обеспечения минимальных вносимых потерь за счет максимально более точного соединения ОВ по сердцевине, поскольку на первом этапе освоения производства одномодовых ОВ имелись достаточно большие погрешности в их геометрии. Соответственно были разработаны системы юстировки ОВ типа "LID" и "PAS", в основном используемые и в современных типах сварочных аппаратов. Лидерами в производства аппаратов для сварки ОВ в настоящее время являются японские и западноевропейские фирмы ("Fujikura", "RXS", "Ericsson" и др.). Учитывая изложенное, существенное значение для выполнения сварного соединения ОВ с заданными характеристиками имеет выбор соответствующего типа сварочного аппарата, а также своевременность и качество его регламентного обслуживания. Монтаж ОК осуществляется с использованием специальных конструкций муфт и оконечных кабельных устройств, обеспечивающих герметизацию кабелей, механическую защиту и укладку запасов длин оптических волокон и их сростков. Вне зависимости от способа прокладки ОК (непосредственно в грунт, в ЗПТ, в кабельной канализации, подвеска на опорах) монтаж муфт на стыках строительных длин ОК осуществляется в специально оборудованных мобильных лабораториях для монтажа и измерения ОК. Это обеспечивает удобство выполнения монтажных работ и соответствие требованиям по климатическим условиям и технологии монтажа (в частности, предотвращение температуро-зависимых напряжений волокон в сростках), поскольку на качестве сварного соединения могут сказываться такие условия внешней среды, как температура, влажность, атмосферное давление, ветер. Соответственно в ходе прокладки ОК на стыках строительных длин должен предусматриваться необходимый технологический запас ОК (величиной не менее 6 м), обеспечивающий подачу концов ОК внутрь мобильной лаборатории для осуществления его монтажа.

В качестве оптических муфт преимущественно  используются муфты тупиковой конструкции, обеспечивающие возможность ввода  в них не менее трех ОК (с учетом требований, предъявляемых аварийно-восстановительными работами), а также возможность выводов проводов к контрольно-измерительным пунктам (КИП) от металлических бронепокровов (или металло-пластмассовой оболочки) ОК. Муфты должны отвечать целому ряду технических требований, в том числе требованиям герметичности, прочности заделки ОК, укладки оптических волокон с допустимым радиусом изгиба и т.д. Немаловажным эксплуатационным требованием к оптической муфте является обеспечение возможности ее вскрытия и последующей герметизации без необходимости применения расходных материалов.

Размещение запасов длин и оптических муфт на ОК производится: на ОК, прокладываемых в грунт – непосредственно в грунте, с укладкой запаса длины ОК в виде бухты с допустимым радиусом изгиба, внутри которой располагается оптическая муфта. С целью предотвращения повреждения ОК при необходимости доступа к муфте в ходе эксплуатации бухту ОК и муфту следует защитить от последующих (при откопке муфты) механических воздействий шанцевого инструмента с помощью листового материала (металл, шифер и т.п.). на ОК, прокладываемых в кабельной канализации – в смотровых устройствах кабельной канализации (кабельных колодцах), с креплением бухты ОК и муфты в колодце, на ОК, прокладываемых в ЗПТ, осуществляется в пунктах доступа (смотровых устройствах), устанавливаемых на стыках строительных длин ОК, в которые вводятся ЗПТ, на ОК, подвешиваемых на опорах воздушных линий связи, ЛЭП, опорах контактной сети и автоблокировки железных дорог – непосредственно на опорах (на высоте несколько метров от грунта), с креплением бухты ОК и муфты к опоре.

С целью упрощения обнаружения  местоположения муфты в процессе эксплуатации поверх устанавливаемых  в грунт муфт, пунктов доступа  на ЗПТ, на участках поворота трассы, на пересечениях с подземными сооружениями поверх таких размещаемых в грунте устройств рекомендуется предусматривать  установку электронных маркеров.

Концевая заделка ОК в объектах связи производится с помощью оптических оконечных кабельных устройств шкафного или стоечного исполнения, устанавливаемых в непосредственной близости от оборудования системы передачи в ЛАЦ.

Одномодовые оптические волокна ОК, вводимого в это устройство, соединяются сваркой с одноволоконными станционными оптическими шнурами типа "pigtail", армированными на одном конце оптическими соединителями. Армирование многомодовых оптических шнуров оптически ми соединителями производится непосредственно на месте или же, аналогично монтажу одномодовых оптических волокон, сваркой с многомодовыми оптическими одноволоконными шнурами типа "pigtail".

Соединители шнуров типа "pigtail" крепятся на панели соединений устройства, и соединяются с помощью шнуров типа "patchcord" (армированы оптическими соединителями с обоих концов) с портами ввода/вывода оптических сигналов оборудования системы передачи.

                                    Сварка оптоволокна

Для построения волоконно-оптических линий из отдельных отрезков кабеля применяют сварку, которая обеспечивает беспрепятственное прохождение  сигнала из одного кабеля в другой. Чтобы ее качественно выполнить, нужно последовательно пройти все  этапы, используя самое современное  оборудование для монтажа оптических волокон.

• Строение оптического кабеля
• Снятие оболочки волокна

Берется конец кабеля и с помощью  стриппера буферного слоя делается надрез. Затем аккуратно снимается  оболочка, попутно следя за тем, чтобы  не коснуться волокон. Этот инструмент может обрабатывать жилы диаметром 250 и 900 мкм, и рассчитан для любого типа волокон.

• Подготовка к сварке

После обнажения концов волокон  их нужно обезжирить с помощью  специальной безворсовой салфетки, смоченной в дегидрированном спирте. Во время обработки важно как можно реже касаться оголенных участков. После этого кончики волокон необходимо сколоть. Существуют несколько видов скалывателей, которые выполняют эту процедуру с заданными параметрами: угол скола, длина скола, что весьма удобно, поскольку операция требует высокой точности. Скалыватели могут использоваться для любых волокон: одномодовых и многомодовых. На конец одного волокна надевают термоусаживающую гильзу, которая позже понадобится для защиты места соединения.

• Установка волокон в сварочный аппарат

Помимо ручных приборов, есть и  автоматические сварочные аппараты, но во всех случаях необходимо самому устанавливать в них кончики  волокон. Затем на  дисплее задается их точное позиционирование друг с  другом (юстировка), чтобы процесс  сварки шел с минимальными потерями. Ведь если расположение волокон будет  неправильным, сигнал просто не пройдет  из одного в другой отрезок кабеля.

• Сварка оптического волокна

После расположения концов волокон, в  автоматических аппаратах процесс  сваривания можно запустить одним  нажатием кнопки, в ручных – требуется  самостоятельное прохождение несколько  операций. Волокна нагреваются и  плавятся электрической дугой, затем  соединяются друг с другом. После  этого точка сплавления дополнительно  прогревается для снятия механического  напряжения.

Контроль качества сварки

Чтобы оценить, насколько успешно  прошло сваривание кабелей, в самом  приборе анализируются тепловые изображения и на их основе вычисляют  профиль показателя преломления  сердцевины, градиент деформации сердцевины и диаметр модового пятна. Если какие-то параметры не устраивают, сварку можно подкорректировать.

Защита и укладка сварного соединения

Термоусадочная гильза, о которой мы говорили выше, сдвигается на место сварки и нагревается до 90-150 градусов за минуту во встроенной в сварочный аппарат печке. Такая защита предотвратит изгиб волокна в месте соединения, а значит и его случайный разрыв. После охлаждения горячей гильзы ее помещают в сплайс – пластины муфты для дополнительной защиты, затем укладывают волокна вокруг гильзы. Несмотря на относительную простоту, сварка волокон – это наиболее ответственный момент, ведь случайная ошибка может вывести из строя всю линию. Поэтому она должна проводиться квалифицированными специалистами с применением новейшего оборудования и инструментов.

Раздел 2

1. Постановка задачи. Краткая  характеристика предприятия

Задача настоящей курсовой работы состоит в разработке проектного решения локальной вычислительной сети для магазина светильников «Город Огней». Магазины "Город огней" успешно работают на рынке с 2008 г. Основным направлением деятельности компании является продажа светильников бытового интерьерного назначения для квартир, офисов, коттеджей, таких как: люстры, бра, торшеры, настольные лампы и прочее.  Основными приоритетами в работе нашей Компании являются гибкая ценовая политика и индивидуальный подход к каждому клиенту.

В таблице представлены структурные подразделения предприятия с указанием занимаемых ими помещений здания.

Таблица 1.1 Распределение помещений  между подразделениями предприятия

2. Проектирование ЛВС

2.1.  Определение  главных характеристик ЛВС

Проектируемая ЛВС должна отвечать следующим требованиям:

*Высокой  скоростью передачи данных 1000 Мбит/с

*Безопасной  передачей данных

*Высокой  надежностью

Таблица 2.1 Информационные потоки

Рисунок 2.1 Схема циркуляции информационных потоков предприятия

Бухгалтерия

Отдел внешних  торговых связей

Секретарь

Директор

Охрана