Разработка локальной вычислительной сети административного здания компании 'Технология Плюс'

Разработка локальной вычислительной сети административного здания компании 'Технология Плюс'

Введение

Целью дипломного проектирования является разработка локальной вычислительной сети административного здания компании "Технология Плюс". При дипломном проектировании будет разработан регламент технического обслуживания оборудования локальной вычислительной сети административного здания компании "Технология Плюс".

Ввод в эксплуатацию ЛВС предполагает следующие этапы:

–   получение технического задания;

–       проектирование локальной вычислительной сети;

–       подготовка к строительно-монтажным работам;

–       монтаж оборудования структурированных кабельных систем;

–       установка и подключение вычислительной техники;

–       пуско-наладочные работы;

–       сдача в эксплуатацию ЛВС;

–       организация работ по обслуживанию ЛВС.

1 Теоретическая часть

.1 Техническое задание

Полное наименование проекта

Локальная вычислительная сеть административного здания компании "Технология Плюс".

Условное обозначение

ЛВС компании "Технология Плюс".

Код системы

ОВТ 230106.51 1002 11 00

Наименование организации разработчика системы

Студент группы ОВТ 10-2 ХХХХХ ККККК ЕЕЕЕЕЕ

Наименование заказчика системы

Компания "Технология Плюс"

Основание для создания системы

Проектирование ЛВС компании "Технология Плюс".

Плановые сроки начала и окончания работ по созданию системы

Начало работ: 07. 10. 2013г.

Окончание работ: 29. 04. 2014г.

Сведения об источниках и порядке финансирования

Финансирование обеспечивается из бюджета компании "Технология Плюс".

Цель создания системы

Улучшение эффективности использования рабочего времени и точности передачи информации.

Назначение системы

ЛВС обеспечивает связь компьютеров для обмена информацией, совместного использования сетевого оборудования, информационных ресурсов и устройств хранения информации.

Объект автоматизации.

Липецкая область, город Липецк, административное здание компании "Технология Плюс" располагается по адресу улица Алмазная дом 18. Здание одноэтажное.

Произведен расчет заземления и обеспечена система автоматического пожаротушения.

Сведения об эксплуатации системы и характеристики окружающей среды

Квалифицированные пользователи. Число рабочих мест - 19. Система будет производить работу 12 часов в день, 5 дней в неделю. Температура - -25 +25 градусов Цельсия.

Требования к системе

Одним из важнейших требований, предъявляемых к современной ЛВС, является обеспечение безопасности и защищенности процессов, происходящих в ЛВС.

Требования к численности и квалификации персонала системы

Квалифицированный сетевой администратор. Квалификация - высшее техническое образование по инженерно - компьютерной специализации, со знанием сетевого оборудования.

Показатели назначения

Система должна выдерживать все нагрузки, предоставлять быстрый доступ к информации. Время восстановления системы не должно составлять более одного часа. Каждый день должны создаваться резервные копии информации на сервере. На сервере должен присутствовать ИБП для защиты от скачков электроэнергии и системы пожаротушения.

Требования к надежности

Устойчивость:

- к физическим повреждениям;

-        к информационной безопасности.

Требования к безопасности

Закрытая сеть, установка Proxy server, ограничение доступа пользователей к информации.

Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению компонентов системы

Регулярно профилактический осмотр компонентов системы. Замена частей пришедших в негодность, проверка кабель трассы.

Требования по сохранности информации при аварии

Резервное копирование данных производится на внешний носитель.

Требования к патентной частоте

Все программы должны быть лицензионные, на каждое программное обеспечение должна быть документация с серийным номером продукта. Каждый новый продукт должен быть защищен авторскими правами.

Перечень подсистем:

Кабельная подсистема;

Подсистема коммутационных устройств;

Подсистема рабочих мест;

Подсистема периферийных устройств.

.2 Литературный обзор

Структурированные кабельные системы. Автор: Семенов А.Б., Стрижаков С.К., Сунчелей И.Р.

В учебном пособии рассматриваются основные положения стандартов, регламентирующих принципы и правила построения структурированных кабельных систем (СКС). Приводятся сведения о компонентах, применяемых при создании СКС: электрических и оптических кабелях, коммутационно-   распределительных устройствах, шнурах, монтажном оборудовании и декоративных коробах. Затронуты вопросы противопожарной безопасности и организации заземления. Излагаются методика проектирования отдельных подсистем СКС, правила монтажа электрических и оптических панелей и   розеток различных видов. Описываются правила тестирования смонтированных кабельных систем и используемые для этого приборы, а также принципы эксплуатационного обслуживания смонтированных СКС. Для проектировщиков, строителей и сотрудников служб эксплуатации СКС, широкого круга специалистов, занимающихся кабельными системами, студентов вузов и учащихся техникумов.

Сети ЭВМ и телекоммуникации. Глобальные сети. Автор - Александр Брейман.

В книге рассказывается об организации составных сетей, о протоколах TCP/IP, о маршрутизации в сетях TCP/IP, протоколах и службах на основе TCP/IP, технологии Х.25, FRAME RELAY, PDH, SDH, ISDN И ATM, о сетевых операционных системах, технологии распределенных вычислений, протоколах прикладного уровня (FTP, TFTP, SMTP, POP, IMAP, SSH, Telnet). Книга предназначена для подготовки студентов, изучающих принципы построения компьютерных сетей и технологии, использующиеся в глобальных сетях, но будет полезна всем, кто занимается администрированием сетевых систем.

Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов. Автор: Семенов А.Б.

Общие сведения о структуре и допустимых длинах кабельных линий различных подсистем СКС при основных вариантах ее реализации. Требования по габаритам, оборудованию и условиям окружающей среды, к техническим помещениям, а так же к кабельным трассам горизонтальной и магистральной подсистем СКС, варианты их конструктивного исполнения. Схемы расчета количеств и выбора параметров отдельных компонентов.  Принципы задания характеристик монтажного оборудования различного назначения и методика расчета его габаритов и количества. Вопросы оформления проектной документации, обеспечения пожарной безопасности и построения кабельной проводки для защищенных сетей.

Локальные вычислительные сети. Автор: Чекмарев Ю.В.

Локальные вычислительные сети. Автор: Косарев В.А., Игнаткин А.А.

В учебном пособии рассмотрены как аппаратные, так и программные составляющие технологии локальных вычислительных сетей (ЛВС). На уровне современных технологий описаны методы, схемы, устройство, аппаратура и программное обеспечение для реализации технологий совместного использования информации между пользователями в ЛВС. Проведен сравнительный анализ архитектуры и программного обеспечения распространенных сетевых операционных систем Windows, UNIX, Novell Netware, описаны особенности их эксплуатации.

.3 Теоретические сведения

Топологии сетей.

Термин "топология", или "топология сети", характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Топология - это стандартный термин, который используется профессионалами при описании основной компоновки сети. Топология сети обуславливает ее характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет:

–       на состав необходимого сетевого оборудования;

–       характеристики сетевого оборудования;

–       возможности расширения сети;

–       способ управления сетью.

При подключении устройств к сети передачи данных используется 3 топологии:

–       шина;

–       звезда;

–       кольцо.

Шина.

Топологию "шина" часто называют "линейной шиной" (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.

В сети с топологией "шина" (рисунок 1) компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов.

Рисунок 1 - Топология "Шина"

Звезда.

Концепция топологии сети в виде звезды (рисунок 2) пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Рисунок 2 - Топология "Звезда"

Кольцо.

При кольцевой топологии (рисунок 3) сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Рисунок 3 - Топология "Кольцо"

Оптоволоконные сети.

Оптоволоконный кабель - кабель на оcнове оптоволокна. Оптоволокно - это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения (рисунок 4). Волоконная оптика - раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Оптоволокна используются в оптоволоконной связи, которая позволяет передавать цифровую информацию на большие расстояния и с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. В ряде случаев они также используются при создании датчиков.

Рисунок 4 - Оптоволоконный кабель

Простой принцип действия позволяет использовать различные методы, дающие возможность создавать самые разнообразные оптоволокна:

– мультимодовые;

–       одномодовые оптоволокна;

–       оптоволокна с градиентным показателем преломления;

–       оптоволокна со ступенчатым профилем распределения показателей преломления.

Из-за физических свойств оптоволокна необходимы специальные методы для их склеивания и соединения с оборудованием. Оптоволокна являются базой для различных типов кабелей, в зависимости от того, где они будут использоваться.

Витая пара.

Витая пара - вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой для уменьшения взаимных наводок при передаче сигнала, и покрытых пластиковой оболочкой (рисунок 5). Один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во многих технологиях, таких как Ethernet, ARCNet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в установке, является самым распространённым для построения локальных сетей.

Рисунок 5 - Витая пара

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя RJ45, немного большим, чем телефонный соединитель RJ11.

В зависимости от наличия защиты - электрически заземлённой медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют разновидности данной технологии:

– неэкранированная витая пара (UTP - Unshielded twisted pair);

–       экранированная витая пара (STP - Shielded twisted pair);

–       фольгированная витая пара (FTP - Foiled twisted pair);

–       фольгированная экранированная витая пара (SFTP - Shielded Foiled twisted pair).

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые нумеруются от CAT1 до CAT7 и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины. Категории неэкранированной витой пары описываются в стандарте EIA/TIA 568 (Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях).

САТ5 - полоса частот 100 МГц, 4-х парный кабель, это и есть, то, что обычно называют кабель "витая пара", благодаря высокой скорости передачи, до 100 Мбит/с при использовании 2-х пар и до 1000Мбит/с, при использовании 4-х пар, является самым распространённым сетевым носителем, использующимся в компьютерных сетях до сих пор. При прокладке новых сетей пользуются несколько усовершенствованным кабелем CAT5e (полоса частот 125 МГц), который лучше пропускает высокочастотные сигналы.

2. Специальная часть

.1 Вид автоматизированной деятельности

Компания "Технология Плюс" занимается производством профнастила из стали оцинкованной и с лакокрасочным покрытием производства ОАО НЛМК на новейшем оборудовании в г. Липецке. Компьютерная сеть административного здания компании "Технология Плюс" спроектирована для выполнения следующих задач: ускорение документооборота, хранение информации в единой базе данных на сервере, возможность эксплуатации программного обеспечения в многопользовательском режиме.

Автоматизируемая деятельность компании "Технология Плюс" приводится в таблице 1.

Таблица 1. Автоматизируемая деятельность компании "Технология Плюс".

2.2 Выбор конфигурации локальной сети

При проектировании локальной вычислительной сети административного здания компании "Технология Плюс" была использована топология "звезда" (рисунок 6), потому что:

– выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;

–       хорошая масштабируемость сети;

–       лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;

–       высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);

–       гибкие возможности администрирования.

Рисунок 6 - Топология "Звезда"

Наименование и количество используемого оборудования приведено в таблице 2.

Таблица 2. Наименование и количество используемого оборудования.

.3 Проектирование СКС

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 <#"804475.files/image007.jpg">

Рисунок 7 - План технического помещения

Расчет параметров СКС

Общее количество информационных розеток в административном здании компании "Технология Плюс" - 44 единицы.

Сечение кабеля витой пары составляет 2,6 мм².

Для выбора коробов и лотков необходимо рассчитать их сечения.

По всему зданию будут применены короба и лотки одного и того же сечения.

Короба будут располагаться вдоль стен, лотки - над фальшпотолком. Емкость лотков и коробов будет выбрана с запасом на последующую модернизацию ЛВС и СКС.

Сечение сегмента рассчитывается по формуле:

, (1)

где    - сечение одного сегмента, мм²;

 - радиус кабеля, проложенного в коробе (лотке), мм.

.

Итоговое сечение рассчитывается по формуле:

 (2)

где    - итоговое сечение кабеля, мм²;

 - сечение одного сегмента, мм²;

 - количество сегментов, единиц.

.

Суммарное сечение с учетом погрешности рассчитывается по формуле:

, (3)

где    - суммарное сечение кабеля, мм²;

 - итоговое сечение кабеля, мм².

.

Сечение короба рассчитывается по формуле:

, (4)

где    - сечение короба, мм²;

 - суммарное сечение кабеля, мм².

.

Далее необходимо произвести расчет необходимого количества кабеля.

Расчет кабеля статическим методом.

Длина кабеля, затрачиваемого на реализацию одного проброса, рассчитывается по формуле:

,

где    Lav - длина кабеля, затрачиваемого на реализацию одного проброса метров;

Lmax и Lmin - длина кабельной трассы от коммутационного элемента, самого дальнего от точки ввода в аппаратную, до розеточного модуля информационной розетки соответственно самого близкого и самого далекого рабочего места, метров;

м.

Общее количество кабельных пробросов, на которые хватает одной катушки кабеля, рассчитывается по формуле:

, (6)

где    Ncr - общее количество кабельных пробросов, на которые хватает одной катушки кабеля, единиц; - длина кабельной катушки, метров;

Lav - длина кабеля, затрачиваемого на реализацию одного проброса.

единиц.

Общее количество кабеля, необходимое для создания кабельной системы рассчитывается по формуле:

, (7)

где    Lc - общее количество кабеля, необходимое для создания кабельной системы, метров;

Nto- число розеточных модулей информационных розеток СКС, единиц; - общее количество кабельных пробросов, на которые хватает одной катушки кабеля, единиц.

м.

Итого статическим после расчета статически методом общее количество кабеля, необходимого для построения СКС составляет 1065.1 метров.

Также необходимо рассчитать количество кабеля методом суммарного расчета, т.е. составить таблицу, в которой будут содержаться значения длины кабеля для каждой информационной розетки.

В таблице 3 приводятся размеры необходимого количества кабеля, подсчитанные методом суммирования.

Таблица 3. Расход кабеля.

Итого общее количество кабеля, требующегося для прокладки СКС, подсчитанное методом суммирования, составляет 1010 метров.

Среднее арифметическое количество кабеля - по результатом двух различных расчетов составляет 1038 метров.

.3.2 Телекоммуникационная стадия проектирования

В административном здании компании "Технология Плюс" проложен кабель неэкранированный 4-х парный категории 5е. Кабель был выбран исходя из параметров сети и устанавливаемого оборудования.

Требования к кабелю:

– неэкранированный медный кабель, 4 пары, категория 5е;

–       в качестве проводящего материала используется проволока из мягкой отожженной электролитической меди;

–       изоляция жил из полиэтилена высокой плотности;

–       внешняя оболочка из поливинилхлорида (ПВХ).

На рабочих местах будут использоваться одинарные и двойные информационные розетки RJ-45 категории 5e Legrand, устанавливаемые в монтажную рамку в короб.

Изображение двухмодульной информационной розетки Legrand (рисунок 8).

Рисунок 8 - Двухмодульная информационная розетка

Изображение одномодульной информационной розетки Legrand (рисунок 9).

Рисунок 9 - Одномодульная информационная розетка

В рабочих помещениях прокладка кабеля выполняется в декоративных коробах. При определенной степени заполнения декоративных панелей существенно упрощается эксплуатация кабельной системы и становится возможной при необходимости установка дополнительных информационных розеток с прокладкой новых кабелей в существующих декоративных коробах.

Для монтажа был выбран короб Legrand 50х105 мм, в комплекте с крышкой 65 мм.

Изображение кабель-канала Legrand (рисунок 10).

Рисунок 10 - Кабель-канал

Также в дополнение к коробу потребуются плавные углы и отводы в форме буквы "Т".

В административном здании компании "Технология Плюс" розетки устанавливаются по принципу "установка розетки во внутреннее пространство короба".

Для этого понадобятся:

– монтажная коробка;

–       розеточный модуль;

–       кронштейн крепления;

–       лицевая пластина.

Монтажная коробка вставляется на пазы для крышки короба или на пазы межсекционных переборок и выполняется на основе защелок.

Информационные розетки, установленные на рабочих местах, предназначены для подключения рабочих станций, при помощи патч-кордов.

Для прокладки кабеля в здании будет использоваться фальшпотолок, кабель под фальшпотолком прокладывается в закрытых металлических лотках размерами 105х50 миллиметров с крышкой.

Также в дополнение к металлическому лотку понадобятся углы и отводы в форме буквы "Т".

Изображение металлического лотка и его крышки (рисунок 11).

Рисунок 11 - Металлический лоток с крышкой

В таблице 4 представлена спецификация материалов СКС.

Таблица 4. Спецификация материалов СКС

.4 Аппаратные средства ЛВС

.4.1 Выбор локального оборудования

При проектировании локальной вычислительной было выбрано следующее локальное оборудование:

Технические характеристики многофункционального устройства (МФУ) приведены в таблице 5.

Таблица 5. Технические характеристики Canon i-SENSYS MF4410.