Проектирование структурированной кабельной сети
Содержание
Введение......................
- Постановка технического задания.
- Описание предметной области………………………………………….………………
5 - Обоснование потребности проектирования ЛВС……………………………………..5
- Определение перечня функций пользователей сети…………………………….…….6
- Описание используемой технологии…..……………………………………………
……...7 - Разработка вариантов конфигурации ЛВС.
- Анализ существующей инфраструктуры ..………………………………………….…8
- Предложение возможных вариантов конфигурации..………………………………...8
- Выбор оптимальной конфигурации………………………………………………
…...13 - Разработка структурной схемы ЛВС
- Проектирование подсистемы рабочего места………………………………………...14
- Проектирование горизонтальной подсистемы……………………………………….14
- Проектирование вертикальной подсистемы………………………………………….16
- Административная подсистема……………………………………………………
…..17 - Расчет дополнительных и вспомогательных элементов СКС……………………….17
- Учёт требований охраны труда …………………………..………………....…………….21
Заключение……………………………………………………
Литература……………………………………………………
Приложение А (План здания с указанием отделов, установленной компьютерной техники и коммуникаций).
Приложение Б (Схема инфраструктуры локальной сети с трассировкой прокладываемых кабелей).
Введение
В настоящее время достаточно трудно представить себе организацию, занимающуюся любым видом деятельности, без локальной сети. Использование ЛВС позволяет увеличить производительность труда, сократить время выполнения определенных задач и стоимость эксплуатационных расходов. Совместная работа любого коллектива, будь то бухгалтерия, научная лаборатория или проектное бюро, эффективна лишь в том случае, когда используется объединение компьютеров в локальную сеть. Перед постановкой конкретной задачи необходимо выделить наиболее общие актуальные проблемы проектирования ЛВС:
- Скорость обмена информацией
- Стоимость оборудования
- Совместное использование внешних устройств
- Доступ к информации
- Конфиденциальность информации
Целью данного курсового проекта является построение сети офиса коммерческой организации. Из исходных данных известно, что суммарная площадь помещения более 200 м . Данное помещение состоит из двух этажей, которые идентичны по своей планировке. Каждый этаж имеет рабочие помещения, где будут размещены рабочие станции сотрудников, и служебное помещение, которое будет использоваться, как аппаратная. Учитывая эти первичные данные, определим основные особенности построения сети:
1) Все оборудование
должно удовлетворять
требованиям и обладать высокой степенью надежности.
2) Необходимо четко
представлять, какие именно задачи
должны выполняться, и
3) Предполагая, что
организации требуется
4) Сотрудники должны
иметь доступ к общим
5) Сеть должна обладать
повышенной защитой от
6) Предполагается добавление в сеть новых рабочих станций.
Определив основные особенности, перейдем к постановке технического задания.
1. Постановка технического задания
1.1. Описание предметной области
Проектируемую компьютерную сеть предполагается создать в помещении офиса коммерческой организации. Сфера деятельности предприятия нас не интересует, важно лишь учитывать, какие конкретно задачи выполняются сотрудниками на компьютерах, какое программное обеспечение необходимо использовать, как часто требуется использовать совместные сетевые ресурсы. Предполагаем, что все работники данной организации работают с большими объемами информации, используют мультимедиа, пакеты обработки видео и графики, а также офисные программы. Для сканирования, печати, копирования документов используется сетевые принтеры (сканеры/копиры). Сотрудники могут отправлять друг другу сообщения, файлы, кроме того, использовать общие информационные ресурсы, находящиеся на сервере. Информация каждого служащего представляет ценность, кроме того, предполагается длительное ее хранение на запоминающих устройствах. Из этого следует необходимость надежности оборудования, целесообразность использования резервных копий. Для экономии времени и увеличения производительности актуальна высокая скорость передачи информации, поэтому следует обратить особое внимание на выбор конфигурации ЛВС. Необходимо также учесть, что со временем наша локальная сеть будет расширяться, т.е. возможно добавление нескольких новых компьютеров, которые тоже будут нуждаться в подключении к сети. На это надо обратить внимание при планировании сети, в частности ее топологии.
1.2. Обоснование потребности проектирования ЛВС
Для обоснования потребности проектирования локальной вычислительной сети, прежде всего, определим типичные задачи, выполняемые организацией. Составим список основных задач:
- Обработка текстов и электронных таблиц.
- Пользование общими информационными ресурсами.
- Доступ к глобальной сети Internet.
- Использование электронной почты.
- Печать документов.
Из ниже перечисленного очевидно следующее:
- Использование общих информационных ресурсов (баз данных, электронных справочников, антивирусных программ и т.п.) без наличия локальной сети представляет собой трудоемкий, рутинный процесс. Представим себе, что сотрудники для копирования информации используют съемные носители (дискеты, компакт-диски, флэш карты) и в течение рабочего дня им периодически приходится отвлекать своих коллег, чтобы
скопировать нужный материал на свой компьютер. Организация локальной сети позволяет избавиться от этих трудностей;
- Для печати документов используются принтеры, при этом локальная сеть позволяет каждому сотруднику не отходя от рабочего места вывести на печать готовый документ.
Исходя из всех этих моментов можно с уверенностью сделать вывод, что проектирование сети в данном офисе не только целесообразно, но и необходимо, и материальные затраты на построение и обслуживание сетевого оборудования будут полностью оправданы.
1.3. Определение перечня функций пользователей сети
Определим должности сотрудников организации, которые должны иметь доступ к сети и компьютерному оборудованию. Также определим характер работ, выполняемых ими, и требуемые для этих работ ресурсы. Для более ясного представления составим таблицу:
Таблица 1.3.1
Наименование должности |
Перечень функций |
1. Директор |
|
2. Бухгалтер |
|
3. Сотрудники |
|
Таким образом, основные
цели построения сети сформулированы,
и теперь предстоит выбор и
обоснование сетевой
2. Описание используемой технологии
Анализ исходных данных показал, что необходимо передавать большие объёмы данных. Было ясно, что необходимо использовать высокоскоростные технологии локальных сетей, позволяющих передавать достаточно большой сетевой трафик. Основные высокоскоростные технологии –
Fast Ethernet;
Gigabit Ethernet;
10 Gigabit Ethernet.
Анализ производился между Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. 10 Gigabit Ethernet не рассматривался из-за сложности подбора необходимого оборудования и его высокой цены.
Технология Gigabit Ethernet обеспечивает передачу данных со скоростью до 1Гбит/c, в первую очередь предназначена в качестве альтернативы перегруженным локальным сетям, когда Fast Ethernet уже не может обеспечить требуемую полосу пропускания. Было отдано предпочтение технологии Gigabit Ethernet. Во-первых, выигрыш в скорости в 10 раз, при проигрыше в цене в 3-4 раза. Во-вторых, сеть создаётся с перспективой на будущее, то есть планируется, что она должна проработать более 20 лет. Было бы нецелесообразно через пару лет менять всё оборудование.
Оборудование также было выбрано учитывая специфику обрабатываемой информации. Обработка мультимедиа данных является очень требовательной к ресурсам операцией, поэтому рабочие станции были оснащены мощными видеоадаптерами и процессорами, а также быстрой памятью.
Так как проектируемая сеть является централизованной, то ее составной частью является сервер. В такой сети сервер может выполнять функции предоставления ресурсов и их разграничения, обработки и хранения информации. Конфигурация сервера была выбрана с целью обеспечения возможности решения определенных для него задач.
3. Разработка вариантов конфигурации ЛВС
3.1. Анализ существующей инфраструктуры
При анализе существующей инфраструктуры перед планированием локальной сети организации рассматривались следующие критерии:
- площадь здания;
- расположение помещений и архитектурные особенности;
- задачи, которые необходимо решать сотрудникам;
- совместное использование информационных ресурсов сотрудниками.
На основе этого были выделены следующие параметры:
- Топология сети
- Кабельная система
- Тип концентратора
- Сетевой адаптер
- Тип сервера
- Тип аппаратного обеспечения сервера
- Тип сетевого программного обеспечения
- Сетевой протокол
- Организация подключения периферийных устройств
3.2. Предложение возможных вариантов конфигурации
Расположение кабелей, соединяющих компоненты сети воедино, называется топологией. Топология сети определяет не только физическое расположение кабелей, но и физическое подключение клиентов к сети. В настоящее время используются сети, строящиеся на основе топологии трех типов (а также различных производных от этих типов). К таким типам топологий относятся: топология типа “шина” (линейная), “кольцо” (кольцевая), “звезда” (каждый компьютер подключается при помощи отдельного ответвления к одному, общему, центральному устройству, называемому “концентратором”).
Топология "звезда" - схема соединения, при которой каждый компьютер подсоединяется к сети при помощи отдельного соединительного кабеля. Один конец кабеля соединяется с гнездом сетевого адаптера, другой подсоединяется к центральному устройству, называемому "концентратором".
Концентратор распределяет сигналы между всеми рабочими станциями, подключенными к сети, направляя его по кабелям в разных направлениях. Могут применяться либо активные, либо пассивные концентраторы. Пассивные концентраторы только пропускают через себя сигнал, не усиливая и не восстанавливая его. Активные концентраторы поддерживают большее число подключаемых рабочих станций, а также усиливают сигнал, и при
необходимости восстанавливают его. Могут использоваться также более длинные соединительные кабели. Если между концентратором, и рабочей станцией происходит нарушение соединения, связь теряет только данная станция. Все остальные работающие в сети компьютеры продолжают нормально работать. Однако, при отказе концентратора, работа сети становится полностью парализованной.
На базе топологии "звезда" можно строить различные другие виды топологий, как бы расширяя ее. Например, можно к уже имеющемуся в сети концентратору добавить еще концентратор с определенным количеством портов и тем самым добавить новых пользователей в сеть. Для этого нужно один конец кабеля вставить в один из портов нового концентратора, а другой в свободный порт ранее установленного концентратора.
Данная
топология обычно строится на
кабельной системе "витая пара"
На основе всей вышеприведенной информации о топологиях построения сетей, достоинствах и недостатках каждой из них, и в соответствии с характеристиками создаваемой сети выбираем топологию "звезда".
Выбор кабельной системы зависит от интенсивности сетевого трафика, требований к защите информации, максимального расстояния, требований к характеристикам кабеля, стоимости реализации. Кабельная система должна соответствовать условиям ее применения. К числу факторов, влияющих на стоимость и пропускную способность кабеля, относятся: простота монтажа, экранирование, перекрестные помехи, скорость передачи, стоимость кабеля, затухание сигнала, стоимость оборудования, необходимого для подключения кабеля.
Проанализировав характеристики различных типов кабеля, физическое расположение компьютеров в качестве кабельной системы для нашей сети выбираем кабель "витая пара" 10 Base-T Level 5. Так как данный вид кабеля является наиболее дешевым соединением, позволяет передавать данные со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, не вызывает особых сложностей при монтаже.
По определению, витая пара - это два изолированных провода, скрученных между собой. Именно скрутка позволяет предотвратить некоторые типы помех, наводимые на кабеле.
Пассивная часть кабельной структуры ЛВС включает в себя: сам кабель, настенные розетки RJ-45, патч-корды с разъемами RJ-45/5L (кабель для соединения настенных розеток с разъемами на сетевом адаптере компьютера).
По определению, сервер - это некоторое обслуживающее устройство, которое в ЛВС выполняет, например, роль управляющего центра и концентратора данных. Под сервером, вообще говоря, понимается комбинация аппаратных и программных средств, которая служит для управления сетевыми ресурсами общего доступа.
Файл-сервер в ЛВС является "выделенным" компьютером, который отвечает за коммуникационные связи всех остальных компьютеров, входящих в данную сеть, а также предоставляет им общий доступ к общим сетевым ресурсам: дисковому пространству, принтеру (принтерам), межсетевому интерфейсу и т.д.
В ЛВС может использоваться несколько выделенных серверов. Например, сервер приложений (программы типа "клиент-сервер"), являясь, так же как и файл-сервер, "выделенным" компьютером, выполняет одну или несколько прикладных задач, которые запускаются пользователями со своих терминалов, включенных в данную сеть.
На файл-сервере должна
работать специальная сетевая
Остальные компьютеры называются рабочими станциями. Рабочие станции имеют доступ к дискам файл-сервера и совместно используемому принтеру (принтерам).
В нашей сети необходимо установить один выделенный сервер, который будет выполнять функции (файл-сервера), централизованную обработку запросов других пользователей, хранения информации, сервер
должен решать вопросы маршрутизации и транспортировки информации, администрирования сети, централизованного управления сетевыми ресурсами, централизованного обеспечения безопасности и управления доступом.
Можно выделить два основных параметра, отличающих сервер от обычных компьютеров. Во-первых, это очень высокая производительность (это касается, разумеется, и эффективного обмена с периферийными устройствами), достаточно мощная дисковая подсистема (преимущественно со SCSI интерфейсом), а во-вторых, повышенная надежность (сервер как правило работает круглые сутки не выключаясь). Что касается производительности, то для сервера ее довольно часто оценивают в транзакциях. Вообще говоря, под транзакцией понимают совокупность трех последовательных действий: чтение данных, обработка данных и запись данных. Применительно, например, к файл-серверу транзакцией можно считать процесс изменения записи на сервере, когда рабочая станция выполняет модификацию файла, хранимого на сервере.
Немалую роль играет возможность расширения системы и простота ее модернизации, поскольку именно это позволяет обеспечить требуемую производительность не только на текущий момент времени, но и в будущем.
Наибольший интерес
Несомненно, что жизненно важным параметром любого сервера является его качественное и бесперебойное питание. В связи с этим необходимо проверить наличие у сервера нескольких (хотя бы двух) блоков питания. Обычно эти два блока питания работают параллельно, т.е. при выходе из строя одного, сервер продолжает работать, получая питание от другого (исправного) блока питания. При этом должна так же быть возможность их "горячей" замены. И само собой разумеется, необходим источник бесперебойного питания. Его наличие позволяет в случае пропадания напряжения в электросети по крайней мере корректно завершить работу операционной системы и выключить сервер.
Высокая надежность серверов достигается путем реализации комплекса мер, касающихся как обеспечения необходимого теплообмена в корпусе, контроля температуры важнейших компонентов, слежения за рядом других параметров, так и полного или частичного дублирования подсистем.
Так, в подсистеме памяти наряду с обычным контролем четности часто используется контроль с исправлением ошибок ECC (Error Checking and Correction).
В принципе, сервер может быть реализован и на обычном, стандартном компьютере, имеющем конфигурацию с достаточно хорошими характеристиками. Операционная система, реализующая сервер не предъявляет специальных требований к аппаратному обеспечению, однако надежность при этом будет снижена. Поэтому, если в конкретном случае к надежности сервера предъявляются повышенные требования, рекомендуется использовать специально предназначенные для этого компьютеры.
В качестве серверной платформы планируется установка операционной системы Windows Server 2003. При ее разработке преследовались следующие цели: надежность, производительность, переносимость, масштабируемость, совместимость и безопасность.
Надежность позволяет использовать Windows Server 2003 в качестве основы для задач, требующих именно этого свойства. Она идеально приспособлена для работы в качестве сетевого сервера, где требуется повышенная устойчивость и высокая производительность.
Для рабочих станций используем операционную систему Windows XP SP2. Будучи истинно 32-х разрядной системой, Windows XP SP2 работает в
32-х битовой линейной модели памяти, которая позволяет адресовать 4 Гбайт (свыше 4-х миллиардов байт) памяти.
Транзакционная файловая система (NTFS) Windows XP усовершенствована и предельно надежна. Используя транзакции, Windows XP имеет возможность отменить незавершенную или неправильную операцию записи, возникающую в случае сбоя аппаратного или программного обеспечения (например, внезапное отключение электропитания во время записи файла). Благодаря такому подходу файловая система Windows XP гораздо менее подвержена разрушению при различных нештатных ситуациях.
Все составляющие части Windows XP используют 32-х битовый код что позволяет повысить скорость работы по сравнению операционными системами использующими 16-ти разрядную технологию.
В Windows XP существует поддержка файловой системы FAT32, в связи с чем стало возможным использование жестких дисков больших емкостей и возможность использование их емкости с меньшими потерями, по сравнению с более старой файловой системой FAT16. Еще в систему внесена технология Plug-and-Play, позволяющая упростить процесс инсталляции новых аппаратных компонентов.
Протокол - это набор правил и процедур, регулирующих порядок осуществления связи. Естественно, все компьютеры, участвовавшие в обмене данными, должны работать по одному и тому же протоколу, чтобы по завершении передачи вся информация восстанавливалась в первоначальном виде.
Сетевые протоколы управляют адресацией, маршрутизацией, проверкой ошибок и запросами на повторную передачу пакета (в случае обнаружения ошибки в процессе передачи). Наиболее популярны из них следующие:
- IP (Internet Protocol) - TCP/IP - протокол для передачи данных. Применяется для работы с глобальной сетью (Доступа в Internet). Промышленный стандартный набор протоколов, которые обеспечивают связь в гетерогенной (неоднородной) среде, т.е. обеспечивают совместимость между компьютерами разных типов. Совместимость - одно из основных преимуществ данного протокола, поэтому на большинстве ЛВС применяют данный протокол. Кроме того, TCP/IP является маршрутизируемым протоколом для сетей масштаба предприятия. Поскольку TCP/IP поддерживает маршрутизацию, обычно его используют в качестве межсетевого протокола.
Однако вышеуказанный протокол имеет два недостатка: размер и недостаточно высокую скорость работы. TCP/IP - относительно большой стек протоколов, который может вызвать проблемы у MS-DOS-клиентов. Однако для операционных систем Windows NT или Windows 95,98 и более поздних версий размер не является проблемой, а скорость работы сравнима
со скоростью протокола IPX (наиболее быстрым из всех протоколов).
- IPX (Internetwork Packet Exchange) - протокол фирмы Novell для передачи и маршрутизации пакетов. Используется для взаимодействия с сетями NetWare.
-NWLink - реализация протокола IPX/SPX фирмой Microsoft;
- NetBEUI - транспортный протокол, обеспечивающий услуги транспортировки данных для сеансов и приложений NetBIOS. Обеспечивает связь компьютеров в сети Microsoft. Не поддерживает маршрутизацию.
На основе вышеприведенной информации обо всех сетевых протоколах для нашей сети выбираем протокол TCP/IP, так этот протокол наиболее полно обеспечивает все необходимые нам функции, главной из которых является выход на глобальную сеть (Internet).
Принтеры и другое периферийное оборудование в нашем случае подключаются к ЛВС так же, как и персональные компьютеры.
В предыдущем разделе мы подробно описали выбор оптимальных параметров из возможных и теперь можем приступить к разработке структурной схемы ЛВС.
4. Разработка структурной схемы ЛВС
4.1. Проектирование подсистемы рабочего места
Каждое рабочее место
в нашем помещении
Тип розеточных модулей определяется с учетом требований по пропускной способности, конфигурации рабочего места и выбранного способа крепления. В данном конкретном случае для построения информационных розеток применим одиночные модули категории 5е серии RJ-45. Применение двух розеточных модулей категории 5е определяе6тся соображениями универсальности и полностью соответствует требованиям стандарта ISO/IEC 11801 в редакции 2000 года.
Длины шнуров выбираются следующим образом: для каждой рабочей станции шнур по 2 м. Данные шнуры предназначены для подключения рабочих станций на каждом этаже. Для получения параметров трактов горизонтальной подсистемы, обеспечивающих возможность передачи сигналов Gigabit Ethernet, шнуры имеют характеристики категории 5е.
4.2. Проектирование горизонтальной подсистемы
В рассматриваемом здании отсутствуют большие залы и компактные обособленные группы пользователей. На основании этого в нем не будет применяться прокладка кабелей под ковром, и нецелесообразна реализация отдельных участков и некоторых трактов горизонтальной подсистемы на основе многопарного кабеля. В свою очередь это означает, что в СКС не требуются точки перехода и консолидационные точки.
Таким образом, процесс проектирования горизонтальной подсистемы в данном случае сведется к расчету объема поставки горизонтального кабеля и определению его конструктивного исполнения.
Горизонтальная подсистема СКС строится на основе неэкранированных кабелей категории 5е, проложенных по два к каждому блоку розеток. Требуемое количество рассчитывается с использованием статистического метода следующим образом:
1) Формула для нахождения средней длины одного проброса равна:
где - длина кабеля до самого дальнего места;
- - до самого ближнего места;
- статистический коэффициент запаса ( );
X – фиксированная величина запаса на разделку кабеля составляет 300 мм.
