Локальная сеть Enternet в жилом микрорайоне

Министерство образования Московской области ГБОУ СПО МО Подмосковный колледж «Энергия»

КУРСОВАЯ РАБОТА по предмету: Разработка и эксплуатация АИС тема работы: «Локальная сеть Enternet в жилом микрорайоне»

Студент 3ИС-1−11

Д.А.Чепрасов Московская область

2014 г Содержание

Введение

Глава 1. Теоретическая часть. Локальная сеть Enternet в жилом микрорайоне

1.1 Принципы построения домашних сетей

1.2 Технология FastEthernet

1.3 Спецификации физического уровня Fast Ethernet

1.4 Физический уровень 100Base-T4 — четырехпарная витая пара

1.5 Протоколы TCP/IP

Глава 2. Практическая часть. ЛВС в микрорайоне по улицам Шевченко и Красной Армии 58

2.1 Выбор мест расположения оборудования

2.2 Выбор топологии сети

2.3 Выбор типа кабеля

2.4 Прокладка кабеля

2.5 Активное сетевое оборудование

2.6 Модернизация и расширение сети

2.7 Выбор типа оптоволоконного кабеля

2.8 Выбор типа оптических коннекторов

Заключение

Список используемой литературы

Приложение 1

Введение

Число людей, использующих Интернет, стремительно растет во всем мире. Наибольшей популярностью пользуются локальные сети, которые формируются соединением нескольких десятков или сотен компьютеров. Соединение происходит с помощью витой пары или оптоволоконного кабеля, по которому сигнал проходит до точки доступа. Локальная сеть может быть внутренней или иметь выход в интернет, поэтому стоимость выхода во всемирную сеть будет зависеть от конкретного провайдера. Оборудование, используемое при прокладке сети, позволяет получать скорость до 100Мбит/с, однако, как правило, скорость передачи данных немного ниже.

Целью данной курсовой работы является разработать домашнюю компьютерную сеть в жилом микрорайоне по улицам Шевченко и Красной Армии 58, подключённую к Интернет по выделенному скоростному каналу от компании «Сотлайн».

Многих пользователей сети Интернет не удовлетворяет качество связи и скорость соединения, обеспечиваемое модемами при подключении к Интернет.

Для обеспечения стабильного функционирования сети сеть должна обладать надёжностью кабельных соединения, правильно топологией, грамотным выбором мест расположения оборудования. При этом важно обеспечить низкий бюджет проекта, чтобы сохранить доступность подключения. В данной работе проработаны все аспекты для создания качественной, современной локальной компьютерной сети в жилом микрорайоне, которые в настоящий момент имеют практическую реализацию и подтверждение правильности технических решений в виде стабильно функционирующей компьютерной сети в данном микрорайоне.

Глава 1. Теоретическая часть. Локальная сеть Enternet в жилом микрорайоне

1.1 Принципы построения домашних сетей Построение домашней сети — это фактически решение проблемы «последней мили», то есть создание дешевых, удобных и наиболее скоростных каналов в Интернет для конечных пользователей. Принято разделение территории, на которой происходит подключение домашнего компьютера, на три участка.

«Последняя миля» — это участок сети между провайдером Интернет и домом пользователя. На этом отрезке необходимы высокоскоростные технологии «точка-точка», с помощью которых передается весь поток информации, генерируемый и поглощаемый всеми пользователями, живущими в этом доме.

«Последний ярд» — это разводка сигнала внутри дома. Существует мнение, что разводки по дому можно не делать, а подключать к Интернет нужно каждого пользователя в отдельности, то есть для каждого тянуть или искать отдельный кабель к провайдеру. Такое подключение называется прямым. Очевидно, что прямое подключение экономически невыгодно.

«Последний фут» — это разводка сигнала по квартире. Конечно, если в квартире проложена СКС, то проблем с подключением компьютера не будет, но в любом другом случае прокладка кабеля по квартире связана с определенными проблемами. Впрочем, даже без подключения к Интернет иногда возникает необходимость собрать в единую сеть несколько компьютеров. Для этого можно использовать либо радиотехнологии — Bluetooth или Home FR, либо HomePNA по телефонной сети.

1.2 Технология FastEthernet

Технология Fast Ethernet является эволюционным развитием классической технологии Ethernet.

Основными достоинствами технологии Fast Ethernet являются:

увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;

сохранение метода случайного доступа Ethernet;

сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных — витой пары и оптоволоконного кабеля.

Указанные свойства позволяют осуществлять постепенный переход от сетей 10Base-T к скоростным сетям, сохраняющим значительную преемственность с технологией: Fast Ethernet не требует коренного переобучения персонала и замены оборудования во всех узлах сети.

1.3 Спецификации физического уровня Fast Ethernet

Для технологии Fast Ethernet разработаны различные варианты физического уровня, отличающиеся не только типом кабеля и электрическими параметрами импульсов, как это сделано в технологии 10 Мб/с Ethernet, но и способом кодирования сигналов, и количеством используемых в кабеле проводников. Поэтому физический уровень Fast Ethernet имеет более сложную структуру, чем классический Ethernet.

Физический уровень состоит из трех подуровней:

Уровень согласования (reconciliation sublayer).

Независимый от среды интерфейс (Media Independent Interface, MII).

Устройство физического уровня (Physical layer device, PHY).

Устройство физического уровня (PHY) обеспечивает кодирование данных, поступающих от MAC-подуровня для передачи их по кабелю определенного типа, синхронизацию передаваемых по кабелю данных, а также прием и декодирование данных в узле-приемнике.

1.4 Физический уровень 100Base-T4 — четырехпарная витая пара Спецификация PHY T4 была разработана для того, чтобы можно было использовать для высокоскоростного Ethernet’а имеющуюся проводку на витой паре категории 3. Эта спецификация использует все 4 пары кабеля для того, чтобы можно было повысить общую пропускную способность за счет одновременной передачи потоков бит по нескольким витым парам.

Вместо кодирования 4B/5 В в этом методе используется кодирование 8B/6T. Каждые 8 бит информации MAC-уровня кодируются 6-ю троичными цифрами (ternary symbols), то есть цифрами, имеющими три состояния. Каждая троичная цифра имеет длительность 40 наносекунд. Группа из 6-ти троичных цифр затем передается на одну из трех передающих витых пар, независимо и последовательно. Четвертая пара всегда используется для прослушивания несущей частоты в целях обнаружения коллизии. Скорость передачи данных по каждой из трех передающих пар равна 33.3 Мб/c, поэтому общая скорость протокола 100Base-T4 составляет 100 Мб/c. В то же время из-за принятого способа кодирования скорость изменения сигнала на каждой паре равна всего 25 Мбод, что и позволяет использовать витую пару категории 3.

При соединение порта MDI сетевого адаптера 100Base-T4 с портом MDI-X повторителя, пара 1−2 используется для передачи данных от порта MDI к порту MDI-X, пара 3−6 всегда используется для приема данных портом MDI от порта MDI-X, а пары 4−5 и 7−8 являются двунаправленными и используются и для приема, и для передачи, в зависимости от потребности.

1.5 Протоколы TCP/IP

Основу транспортных средств стека протоколов TCP/IP составляет протокол межсетевого взаимодействия — Internet Protocol (IP). К основным функциям протокола IP относятся:

Перенос между сетями различных типов адресной информации в унифицированной форме.

Сборка и разборка пакетов при передаче их между сетями с различным максимальным значением длины пакета.

Пакет IP состоит из заголовка и поля данных. Заголовок пакета имеет следующие поля:

Поле Номер версии (VERS) указывает версию протокола IP. Сейчас повсеместно используется версия 4 и готовится переход на версию 6, называемую также IPng (IP next generation).

Поле Длина заголовка (HLEN) пакета IP занимает 4 бита и указывает значение длины заголовка, измеренное в 32-битовых словах. Обычно заголовок имеет длину в 20 байт (пять 32-битовых слов), но при увеличении объема служебной информации эта длина может быть увеличена за счет использования дополнительных байт в поле Резерв (IP OPTIONS).

Поле Тип сервиса (SERVICE TYPE) занимает 1 байт и задает приоритетность пакета и вид критерия выбора маршрута. Первые три бита этого поля образуют подполе приоритета пакета (PRECEDENCE). Приоритет может иметь значения от 0 (нормальный пакет) до 7 (пакет управляющей информации). Маршрутизаторы и компьютеры могут принимать во внимание приоритет пакета и обрабатывать более важные пакеты в первую очередь.

Поле Тип сервиса содержит также три бита, определяющие критерий выбора маршрута. Установленный бит D (delay) говорит о том, что маршрут должен выбираться для минимизации задержки доставки данного пакета, бит T — для максимизации пропускной способности, а бит R — для максимизации надежности доставки.

Поле Общая длина (TOTAL LENGTH) занимает 2 байта и указывает общую длину пакета с учетом заголовка и поля данных.

Поле Идентификатор пакета (IDENTIFICATION) занимает 2 байта и используется для распознавания пакетов, образовавшихся путем фрагментации исходного пакета. Все фрагменты должны иметь одинаковое значение этого поля.

Поле Флаги (FLAGS) занимает 3 бита, оно указывает на возможность фрагментации пакета (установленный бит Do not Fragment — DF — запрещает маршрутизатору фрагментировать данный пакет), а также на то, является ли данный пакет промежуточным или последним фрагментом исходного пакета (установленный бит More Fragments — MF — говорит о том пакет переносит промежуточный фрагмент).

Поле Смещение фрагмента (FRAGMENT OFFSET) занимает 13 бит, оно используется для указания в байтах смещения поля данных этого пакета от начала общего поля данных исходного пакета, подвергнутого фрагментации. Используется при сборке/разборке фрагментов пакетов при передачах их между сетями с различными величинами максимальной длины пакета.

Поле Время жизни (TIME TO LIVE) занимает 1 байт и указывает предельный срок, в течение которого пакет может перемещаться по сети. Время жизни данного пакета измеряется в секундах и задается источником передачи средствами протокола IP. На шлюзах и в других узлах сети по истечении каждой секунды из текущего времени жизни вычитается единица; единица вычитается также при каждой транзитной передаче (даже если не прошла секунда). При истечении времени жизни пакет аннулируется.

Идентификатор Протокола верхнего уровня (PROTOCOL) занимает 1 байт и указывает, какому протоколу верхнего уровня принадлежит пакет (например, это могут быть протоколы TCP, UDP или RIP).

Контрольная сумма (HEADER CHECKSUM) занимает 2 байта, она рассчитывается по всему заголовку.

Поля Адрес источника (SOURCE IP ADDRESS) и Адрес назначения (DESTINATION IP ADDRESS) имеют одинаковую длину — 32 бита, и одинаковую структуру.

Поле Резерв (IP OPTIONS) является необязательным и используется обычно только при отладке сети. Это поле состоит из нескольких подполей, каждое из которых может быть одного из восьми предопределенных типов. В этих подполях можно указывать точный маршрут прохождения маршрутизаторов, регистрировать проходимые пакетом маршрутизаторы, помещать данные системы безопасности, а также временные отметки. Так как число подполей может быть произвольным, то в конце поля Резерв должно быть добавлено несколько байт для выравнивания заголовка пакета по 32-битной границе.

Максимальная длина поля данных пакета ограничена разрядностью поля, определяющего эту величину, и составляет 65 535 байтов, однако при передаче по сетям различного типа длина пакета выбирается с учетом максимальной длины пакета протокола нижнего уровня, несущего IP-пакеты. Если это кадры Ethernet, то выбираются пакеты с максимальной длиной в 1500 байтов, умещающиеся в поле данных кадра Ethernet.

В стеке протоколов TCP/IP протокол TCP (Transmission Control Protocol) работает так же, как и протокол UDP, на транспортном уровне. Он обеспечивает надежную транспортировку данных между прикладными процессами путем установления логического соединения.

Единицей данных протокола TCP является сегмент. Информация, поступающая к протоколу TCP в рамках логического соединения от протоколов более высокого уровня, рассматривается протоколом TCP как неструктурированный поток байт. Поступающие данные буферизуются средствами TCP. Для передачи на сетевой уровень из буфера «вырезается» некоторая непрерывная часть данных, называемая сегментом.

В протоколе TCP предусмотрен случай, когда приложение обращается с запросом о срочной передаче данных (бит PSH в запросе установлен в 1). В этом случае протокол TCP, не ожидая заполнения буфера до уровня размера сегмента, немедленно передает указанные данные в сеть. О таких данных говорят, что они передаются вне потока — out of band.

Не все сегменты, посланные через соединение, будут одного и того же размера, однако оба участника соединения должны договориться о максимальном размере сегмента, который они будут использовать. Этот размер выбирается таким образом, чтобы при упаковке сегмента в IP-пакет он помещался туда целиком, то есть максимальный размер сегмента не должен превосходить максимального размера поля данных IP-пакета. В противном случае пришлось бы выполнять фрагментацию, то есть делить сегмент на несколько частей, для того, чтобы он вместился в IP-пакет.

Аналогичные проблемы решаются и на сетевом уровне. Для того, чтобы избежать фрагментации, должен быть выбран соответствующий максимальный размер IP-пакета. Однако при этом должны быть приняты во внимание максимальные размеры поля данных кадров (MTU) всех протоколов канального уровня, используемых в сети. Максимальный размер сегмента не должен превышать минимальное значение на множестве всех MTU составной сети.

В протоколе TCP также, как и в UDP, для связи с прикладными процессами используются порты. Номера портам присваиваются аналогичным образом: имеются стандартные, зарезервированные номера (например, номер 21 закреплен за сервисом FTP, 23 — за telnet), а менее известные приложения пользуются произвольно выбранными локальными номерами.

Однако в протоколе TCP порты используются несколько иным способом. Для организации надежной передачи данных предусматривается установление логического соединения между двумя прикладными процессами. В рамках соединения осуществляется обязательное подтверждение правильности приема для всех переданных сообщений, и при необходимости выполняется повторная передача. Соединение в TCP позволяет вести передачу данных одновременно в обе стороны, то есть полнодуплексную передачу.

Соединение в протоколе TCP идентифицируется парой полных адресов обоих взаимодействующих процессов (оконечных точек). Адрес каждой из оконечных точек включает IP-адрес (номер сети и номер компьютера) и номер порта. Одна оконечная точка может участвовать в нескольких соединениях.

При установлении соединения одна из сторон является инициатором. Она посылает запрос к протоколу TCP на открытие порта для передачи (active open).

После открытия порта протокол TCP на стороне процесса-инициатора посылает запрос процессу, с которым требуется установить соединение.

Протокол TCP на приемной стороне открывает порт для приема данных (passive open) и возвращает квитанцию, подтверждающую прием запроса.

Для того чтобы передача могла вестись в обе стороны, протокол на приемной стороне также открывает порт для передачи (active port) и также передает запрос к противоположной стороне.

Сторона-инициатор открывает порт для приема и возвращает квитанцию. Соединение считается установленным. Далее происходит обмен данными в рамках данного соединения.

Сообщения протокола TCP называются сегментами и состоят из заголовка и блока данных.

Порт источника (SOURS PORT) занимает 2 байта, идентифицирует процесс-отправитель;

Порт назначения (DESTINATION PORT) занимает 2 байта, идентифицирует процесс-получатель;

Последовательный номер (SEQUENCE NUMBER) занимает 4 байта, указывает номер байта, который определяет смещение сегмента относительно потока отправляемых данных;

Подтвержденный номер (ACKNOWLEDGEMENT NUMBER) занимает 4 байта, содержит максимальный номер байта в полученном сегменте, увеличенный на единицу; именно это значение используется в качестве квитанции;

Длина заголовка (HLEN) занимает 4 бита, указывает длину заголовка сегмента TCP, измеренную в 32-битовых словах. Длина заголовка не фиксирована и может изменяться в зависимости от значений, устанавливаемых в поле Опции;

Резерв (RESERVED) занимает 6 битов, поле зарезервировано для последующего использования;

Кодовые биты (CODE BITS) занимают 6 битов, содержат служебную информацию о типе данного сегмента, задаваемую установкой в единицу соответствующих бит этого поля:

URG — срочное сообщение;

ACK — квитанция на принятый сегмент;

PSH — запрос на отправку сообщения без ожидания заполнения буфера;

RST — запрос на восстановление соединения;

SYN — сообщение используемое для синхронизации счетчиков переданных данных при установлении соединения;

FIN — признак достижения передающей стороной последнего байта в потоке передаваемых данных.

Окно (WINDOW) занимает 2 байта, содержит объявляемое значение размера окна в байтах;

Контрольная сумма (CHECKSUM) занимает 2 байта, рассчитывается по сегменту;

Указатель срочности (URGENT POINTER) занимает 2 байта, используется совместно с кодовым битом URG, указывает на конец данных, которые необходимо срочно принять, несмотря на переполнение буфера;

Опции (OPTIONS) — это поле имеет переменную длину и может вообще отсутствовать, максимальная величина поля 3 байта; используется для решения вспомогательных задач, например, при выборе максимального размера сегмента;

Заполнитель (PADDING) может иметь переменную длину, представляет собой фиктивное поле, используемое для доведения размера заголовка до целого числа 32-битовых слов.

Глава 2. Практическая часть. ЛВС в микрорайоне по улицам Шевченко и Красной Армии 58

Проектирование ЛВС в жилом микрорайоне значительно отличается от проектирования корпоративной ЛВС. Основное отличие заключается в отсутствии планов зданий из-за чего невозможно до начала работ точно определить будущую структуру сети, и в том что во время работ приходится сталкиваться с различным непредсказуемыми трудностями, которые не будут рассмотрены в рамках данной работы.

Первым шагом является определение ориентировочного расположения оборудования и способа прокладки кабеля.

2.1 Выбор мест расположения оборудования Место расположения оборудования, выбирается исходя из оптимальной удалённости от уже имеющихся клиентов и с учётом перспективы подключения новых, а также с исключением доступа к оборудованию посторонних лиц. Строители и проектировщики существующих жилых домов мало думали о будущей информационной инфраструктуре. Часто в шахтах слаботочной проводки нет места для кабелей, и еще чаще — отсутствует место для размещения оборудования. Поэтому построение абонентской системы здания превращается в очень сложную задачу. Выбор мест размещения не велик.

Лифтовая — Есть хорошее электропитание, ввод в шахту слаботочной проводки, заземление, выдержан температурный режим, ограничен доступ. В случае достижения соответствующей договоренности с лифтовой службой и технадзором, это одно из лучших мест для размещения.

Тех этаж — Приемлемые температурные условия, нет проблем с электропитанием и заземлением. Удобно делать межподъездную разводку по варианту когда один узел приходится на весь дом. Главный минус — место легкодоступно для воров и вандалов. Против этого можно защититься, прочным ящиком.

Чердак — Нет питания, заземления. Проблемы с температурой и влажностью. Очень легкий доступ для воров и вандалов. Удобен с точки зрения разводки кабеля.

Стена подъезда — Из полюсов — простой подвод электропитания и комнатная температура. Минусы — заметность, опасность воровства, сложности с подводом коммуникаций когда в одном доме один узел.

Подъездный электрощиток (часть слаботочной проводки) — Аналогично размещению на стене подъезда, но прибавляется необходимость уложиться в крайне небольшие габариты. Защиту от воров можно делать только путем маскировки — другие методы фактически неприменимы. В некоторых случаях электрощитки отгораживают железными дверями жильцы, что резко повышает привлекательность этого метода установки.

Электрощитовая (отдельное помещение на первом этаже) — Плюсы — питание, температура, заземление, защита от злоумышленников — на уровне. Минус — если ввод в здание производится с крыши, и, хуже того, подвал недоступен для разводки, возникают существенные сложности с прокладкой кабелей по узкой шахте слаботочной проводки.

Квартира жильца — Все условия близки к идеальным. Из недостатков ограниченность количества проводов заводимых в квартиру и невозможность доступа к оборудованию при отсутствии жильца.

Какому варианту отдать предпочтение решается непосредственно исходя их конкретных условий. Из общих рекомендации можно сказать лишь очевидное — при «верхней» разводке желательно размещать оборудование ближе к крыше, при «нижней» (подвальной) — соответственно наоборот. Остальное будет зависеть прежде всего от вида домов, от способа их соединения в сеть, и далее — от целого комплекса труднопредсказуемых технических или юридических моментов.

Так же, важнейший фактор при выборе места узла — условие его долгосрочного существования. Ведь к активному оборудования сводятся кабеля, и переносить их через год-два будет экономически не выгодно. Поэтому приходится ставить оборудование в те места, на которые есть договора с владельцами или балансодержателями.

2.2 Выбор топологии сети Кабельную систему домашней сети можно разделить на:

Абонентская система здания. Как следует из названия, она служит для подключения конечных пользователей к активному оборудованию Ethernet-провайдера внутри одного дома.

Магистральная кабельная система. Служит для объединения активного оборудования абонентских систем здания в единую инфраструктуру, и их соединения с другими сетями (в том числе Интернет).

Основная задача магистральной кабельной системы — обеспечение надежной связи каждого здания со шлюзом сети Интернет и (или) центральными сервисами. Основными свойствами, которые характеризуют сеть, можно назвать топологию и материал кабелей.

Традиционно считается, что локальные сети должны строиться по топологии «звезда», а кольцевая архитектура присуща серьезным телекоммуникационным системам на основе SDH/ATM (это очень эффективное средство повышения надежности в телефонии, где несколько АТС могут продолжать работать независимо от вышедшего из строя узла).

Однако, любая многосвязная архитектура более надежна, чем простое соединение. И кольцо Ethernet не исключение. С распространением недорогих коммутаторов, поддерживающих STP (протокол покрывающего дерева), использование резервных связей стало достаточно простым процессом, не требующим вмешательства администраторов сети. При использовании «кольца» в случае выхода из строя какого-либо узла (или части кабельной системы) работоспособность сети в целом сохраняется.

Однако, кольцевая топология является избыточной по числу связей, а значит и более дорогой. А вопрос надежности стоит не слишком остро из-за небольших размеров ЛВС.

Очевидно что с точки зрения надёжности предпочтительнее топология «кольцо», но так как для домашней сети значительнее актуальнее вопрос стоимости сети и, учитывая, трудности возникающие при прокладке кабеля, то в итоге топология «звезда» является наиболее оптимальной.

Основное назначение абонентской системы здания (иначе говоря, внутридомовой разводки) — подключение конечных пользователей к активному оборудованию Ethernet-провайдера внутри одного дома. В функциональном плане эта цель почти совпадает (в терминах СКС) с горизонтальной кабельной системой, но прокладка сети в жилом доме обладает целым рядом отличительных признаков.

Из-за экономических соображений, Ehternet-провайдерам приходится подстраиваться под архитектурные особенности зданий. Нельзя прокладывать коммуникации, невзирая на расходы, как это принято при инсталляции СКС. Поэтому желательно еще на стадии или эскиза сети учесть вместимость шахт слаботочной проводки, вводов, возможность крепления кабелей, предусмотреть защиту активного оборудования от злоумышленников, и многое другое.

Так же, не известно заранее ни количество, ни расположение абонентов. Подводить кабеля ко всем квартирам без исключений имеет смысл только в «элитных» домах. В большинстве зданий по статистике подключается в первый год не более 10% жильцов, и такие затраты просто не обоснованны. В результате абонентская система растет постоянно, по мере увеличения количества абонентов. Внутри здания возможны два основных типа разводки кабеля это:

Структурирование по подъездам

В этом варианте пользователи подключаются к обслуживающему каждый отдельный подъезд коммутатору. Оборудование всех подъездов подключено к одному коммутатору, который, в свою очередь, каким-либо образом включен в магистраль.

Этот вариант является фактическим отражением офисных локальных сетей. Только роль «вертикальной» межэтажной магистрали играют «межподъездые» связи, а разводка внутри подъезда аналог горизонтальной кабельной системы этажа в терминах СКС.

Такая схема может применяться, если в подъезде имеется достаточное количество абонентов, которые оправдывают размещение отдельного коммутатора.

Наиболее правильное место размещения с точки зрения топологии сети один из средних этажей. Это не только позволяет сократить расход кабеля, но и избежать трудностей с его прокладкой в случаях когда загружены шахты слаботочной проводки.

Один дом — один распределительный пункт

Предельная централизация абонентской системы здания — установка оборудования в одной точке дома, в которую сходятся кабельные линии от всех абонентов.

Учитывая, что высота 10-ти этажного дома около 30 метров, длина на подъезд — примерно 25−30 метров, то при не большом количестве абонентов в доме возможно ограничиться одним коммутатором. В случае, если здание очень большое, целесообразно рассматривать его логически как несколько домов, соединенных магистралями.

Преимущества перед предыдущей схемой очевидны — установка, подвод питания, обслуживание, защита от злоумышленников — все в одном месте. Но недостатки тоже имеются, главным образом это кабельные линии большей протяженности и большой толщины.

Централизованная схема удобнее в относительно невысоком здании и малым числом абонентов в подъезде. Практически, под это определение попадает около 90% подключаемых домов.

В результате работ над эскизом сети, учитывая уже имеющихся клиентов и вероятность появления новых, схема 1 была применена в дома 210, а схема 2 в домах 208, 183 и 181.

2.3 Выбор типа кабеля Для абонентской системы здания оптимальным выбором служит витая пара категории 5е. Она позволяет передавать данные со скоростью 100мбит/c, удобна в прокладке, обладает достаточно низкой стоимостью и отвечает всем требованиям по надёжности, предъявляемым к абонентской системе.

Учитывая низкий общий бюджет проекта, очевидным выбором для магистральных соединений становилась витая пара категории 5e для внешней проводки. Её существенным недостатком является низкий уровень защищённости от внешних электромагнитных наводок и статического напряжения, что сказывается на общей надёжности сети. Так же оптоволоконный кабель обладает большей дальностью передачи сигнала. Но стоимость самого оптоволоконного кабеля, активного оборудования и работ по монтажу требует значительно больших финансовых вложений.

Применялся кабель Nexans LANmark 5. Так как его характеристики существенно превосходят базовые требования для Категории 5е, что позволяет прокладывать линии более ста метров и даёт возможность в будущем перейти на технологию Gigabit Ethernet без смены кабельной системы. Кабели LANmark 5 компании Nexans тестируются и специфицируются до 350 МГц, и имеют гарантированную полосу пропускания до частоты 155 МГц. На частоте 155 МГц ACR составляет 10 дБ.

Минимальный радиус изгиба: в эксплуатации — 20 мм; при монтаже — 40 мм.

Максимально допустимое усилие на растяжение при монтаже кабеля — 80Н.

Расчет количества проложенного кабеля приводится в смете, для того чтобы можно было рассчитать себестоимость подключения каждого клиента

2.4 Прокладка кабеля Прокладка кабеля между этажей домов, как правило, осуществляется по специально отведённым каналам для телефонных проводов и телевизионного кабеля (шахтам слаботочной проводки). Расположение шахт слаботочной проводки оказывает самое непосредственное влияние на топологию сети, и это надо учитывать еще на стадии составления эскизного проекта. Так же важно предусмотреть способ ввода (и вывода) витой пары в шахту. Иногда это можно сделать по специальным коммуникациям (например, трубам, уложенным в стены или пол), но чаще приходится находить нужный способ уже непосредственно во время работ по прокладке. Практические приемы преодоления межэтажных пролетов не сложны. Берется упругая проволока диаметров 2−4 мм, и метров 3−4 длиной, на ее конце делается плоская петля для облегчения прохождения препятствий. Затем она проталкивается через шахту слаботочной проводки (обычно по специальным пластиковым или металлическим трубам). К оставшемуся концу изолентой приматывается витая пара (без выступающих частей), и проталкивается по шахте. На следующем этаже операция повторяется. В реальности, не всегда бывает просто сделать даже такую внешне простую операцию.

Между подъездами кабель прокладывается по чердаку, на который и выходят каналы слаботочной проводки. Между домами кладётся кабель для внешней проводки, оболочка которого значительно крепче оболочки обычной витой пары. В случае если расстояние между домами достаточно большое, используется подвес (кабель типа П274) к которому крепится витая пара. Наиболее простой способ завести кабель с одного дома на другой это спустить его до земли один конец, затем с другого дома спустить веревку (например, капроновую нить) и, скрепив концы нити и кабеля, поднять нить. В случае если между домами присутствуют небольшие препятствия (деревья, провода и тому подобные), то сначала вместо кабеля спускается вторая нить, которая перебрасывается через возникшее препятствие. Когда нить уже натянутся между домами, то к её концу крепится кабель, и нить перетягивается на другой дом. При прокладке сети между домами 181 и 183 по улице Масленникова, между этими домами велась реконструкция трёхэтажного здания, территория которого была огорожена забором. Для того чтобы завести нить с дома номер 183 на 181 была использовано самодельное устройство с электромотором и колесом, которое вместе с привязанной к нему нитью переправилось с одного дома на другой по уже проложенным проводам.

Во время грозы на длинных участках кабеля, выходящего на улицу во время грозы накапливается статическое электричество. Чтобы предотвратить выгорание оборудования, в двух местах была установлена грозозащита. Но из-за того что в домах было плохое заземление она оказалась малоэффективна.

2.5 Активное сетевое оборудование Из расчёта уже имеющихся количества клиентов и предполагаемого появления новых для сети нужно было три восьми-портовых, два пяти-портовых и один шестнадцати-портовый коммутаторов. По восьми-портовому коммутатору располагалось в 181-ом и в 183-ем домах, один пяти-портовый в доме номер 208 и по одному восьми, пяти и шестнадцати-портовому коммутатору в 210-ом доме в разных подъездах. Устройства должны отличаться невысокой стоимостью, так как высока вероятность хищения оборудования. После ознакомления с коммутаторами различных производителей и изучения отзывов об использовании было решено использовать коммутаторы CNet CNSH 800, CNet CNSH 500 и Eline ELN-816VX. Так как они при умеренной цене отличались стабильной работой.

Спецификация восьми-портового коммутатора CNet CNSH 800

Стандарты: 100BASE-TX, IEEE 802.3u, 10BASE-T, IEEE 802.3

Топология: 100BaseTX/10BaseT

Архитектура: «Store-and-Forward»

Сетевые порты: 100Base-T: 8 портов с разъемами RJ-45

Объем буфера: 256 KБ Режимы дуплекса: Full-Duplex/Half-Duplex

Источник питания: Внешний 9VDC, 1Amp

Энергопотребление: 9 Вт

Сетевые кабели: 100BASE-TX кат. 5 TP, 10BASE-T кат. 3, 4 или 5 TP

Полоса пропускания: 100BaseTX-порты: 200/100/100/10 Мбит/с автоматической установкой скорости; 100BaseFX-порт: 200(в полно-дуплексном режиме)/100 (по умолчанию) Мбит/с Фильтрация: 148 800 пакетов/с при 100 Мбит/с Время ожидания: 8.5 млсек минимум при100Мбит/с

75 млсек минимум при 10Мбит/с

MAC адреса: 8K (6) Bytes MAC address entries

Внешняя среда: Рабочая температура: 0° ~ 45 °C, Влажность: 10% ~ 90% Размеры: 145×85×25 мм Сертификаты: FCC Class B, CE Mark

Спецификация пяти-портового коммутатора CNet CNSH 500

Стандарты: 10BASE-T, IEEE 802.3,100BASE-TX, IEEE 802.3u

Топология: 100BaseTX/10BaseT

Архитектура: «Store-and-Forward»

Сетевые порты: 5 * 100BaseTX/10BaseT

Объем буфера: 128 КБ Режимы дуплекса: Full-Duplex/Half-Duplex

Источник питания: Внешний блок питания 2.5VDC, 1 Am

Энергопотребление: 2.5 Ватт Сетевые кабели: 100BASE-TX, кат. 5 TP кабель, 10BASE-T, кат. 3, 4, and 5 TP

Полоса пропускания: 100BaseTX: 200/100/20/10 Мбит/с — автоматическая настройка

Фильтрация: 148 800 пакетов/с на один порт при 100 Мбит/с, максим.;

14 880 пакетов/с на один порт при 10 Мбит/с, максим.

Время ожидания: 8.6 млсек при 100Мбит/с, 64 млсек при 10Мбит/с

MAC адреса: 1024 6-байтных MAC-адресов Внешняя среда: Рабочая температура: 0° ~ 45 °C, Влажность: 10% ~ 90% Размеры: 118×70×25 мм

Сертификаты: FCC Class B, CE Mark

Спецификация шестнадцати-портового коммутатора Eline ELN-816VX

Стандарты: IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet, IEEE 802.3u 100BASE-TX Ethernet, IEEE 802.3x

Топология: 100BaseTX/10BaseT

Архитектура: «Store-and-Forward»

Сетевые порты: 16 10/100 Мбит/с RJ-45

Объем буфера: 1 Мбит Режимы дуплекса: Full-Duplex/Half-Duplex

Сетевые кабели: 100BASE-TX, кат. 5 TP кабель, 10BASE-T, кат. 3, 4, and 5 TP локальная сеть кабель коннектор Полоса пропускания: 100BaseTX: 200/100/20/10 Мбит/с — автоматическая настройка

Фильтрация: 10 Мбит/с: 14 880 пакетов/с, 100 Мбит/с: 148 800 пакетов/с

MAC адреса: 2к Внешняя среда: Рабочая температура: 0° ~ 45 °C, Влажность: 10% ~ 90%

Сертификаты: FCC Class B, CE Mark

В компьютеры клиентов устанавливались сетевые карты Surecom EP-320X-S1.

Спецификация сетевой карты Surecom EP-320X-S1:

Поддерживаемые стандарты: IEEE802.3 10BASE-T, IEEE802.3u 100BASE-TX

Поддерживаемые скорости работы: 10/100 МБит автоопределение Метод доступа: CSMA/CD

Поддерживаемые среды передачи: xTP кабель Количество портов: 1 RJ-45

Чипсет: Surecom

Шина: PCI 2.2 32 бит / 33 МГц Режимы передачи данных: полный и полудуплекс Поддержка режима Plug&Play: Да Режимы энергосбережения: ACPI и PCI Power management

Поддержка Wake on LAN: Нет Поддержка BootROM: Да Размеры Д x Ш x В, см: 12 x — x 3.9

Вес, кг.: 0,1

Рабочий диапазон температур, С: 5 ~ 55

Рабочий диапазон влажностей, %:10 ~ 90

Соответствие стандартам: FCC Class A, CE

ADSL модем D-Link DSL-300G:

D-Link DSL-300G — внешний ADSLмодем который имеет один порт 10Мбит/с Ethernet. Обладая графическими средствами конфигурирования, DSL-300G позволяет пользователям легко настраивать установки для подключения по G. lite или G. dmt стандартам ADSL в зависимости от имеющегося DSLпровайдера. DSL-300G обеспечивает высокую скорость доступа к Интернет и/или подключению к удаленной локальной сети.

DSL-300G поддерживает модуляцию G. dmt, достигая скорости восходящего потока (приема) до 8 Мбит/с и 864 Кбит/с нисходящего (передача). Также поддерживается G. lite со скоростями до 1.5 Мбит/с восходящего потока и 512 Кбит/с нисходящего. G. lite достаточен для большинства Интернетприложений сегодня и не требует установки частотного разделителя со стороны абонента. Интерфейс ADSL автоматически определяет тип подключения и выбирает оптимальную схему модуляции, G. dmt или G. lite, используя протокол G. hs (установка соединения).

DSL-300G совместим с широки набором операторских DSLAM’ов. DSL-300G соответствует стандарту T1.413 версии 2, который гарантирует реальную совместимость с различными типами и видами кабельной проводки, включая наиболее популярные кабели типа 24AWG (0.5мм) и 26AWG (0.4мм), используемыми в качестве стандартной телефонной проводки.

DSL-300G поддерживает мостовое соединение Ethernet через ATM, PPP через ATM и IP через ATM, PPPoE.

2.6 Модернизация и расширение сети После продажи сети другой организации, которая имела возможность повысить финансирование сети, было принято решение о расширении и модернизации уже существующей сети. В связи с появившимися финансовыми возможностями и полученным опытом большое внимание стало уделяться надёжности. Поэтому все существующие магистральные линии было решено заменить на оптоволоконные линии связи. Суть расширения состояла в объединении в сеть всех высотных домов микрорайона, независимо от наличия в них на данный момент клиентов, благодаря чему стало возможным быстрое подключение новых абонентов. Так же учитывался тот факт что во время зимним холодов работы по прокладке междомовых линий будут невозможны. Во всех магистральных линиях было решено использовать оптоволоконный кабель, так как он не только позволяет повысить надёжность за счёт лучшей защищённости от внешних электромагнитных наводок, но и за счёт создания более надёжной топологии всей сети, так как оптоволоконный кабель позволяет передавать данные на значительно большую дальность, чем витая пара.

2.7 Выбор типа оптоволоконного кабеля После изучения технических характеристик одномодового и многоводового кабелей, и приблизительно подсчёта финансовых вложений на внедрение оптоволоконных магистральных соединений, стало очевидно что правильнее использовать многомодовый тип кабеля.

Типовые характеристики современных оптоволоконных кабелей для внешней прокладки:

Внешний диаметр — 10−20 мм;

температурный диапазон монтажа — от -10°С до +50°С;

температурный диапазон эксплуатации — от -40°С до +60°С;

минимальный радиус изгиба при прокладке — 15 внешних диаметров;

минимальный радиус изгиба при эксплуатации — 20 внешних диаметров;

максимально допустимое усилие на растяжение — 2500−10 000 Н;

максимально допустимое усилие на сдавливание — 2000;4000 Н;

Применялся четырехволоконный кабель ЭКБ-ДПО-П-04-М (50/125) и двухволоконный ЭКБ-ДПО-П-02-М (50/125).

2.8 Выбор типа оптических коннекторов Основные его функции оптических коннекторов заключаются в фиксации волокна в центрирующей системе (соединителе), и защите волокна от механических и климатических воздействий.

Основные требования к разъемам следующие:

внесение минимального затухания и обратного отражения сигнала;

минимальные габариты и масса при высокой прочности;

долговременная работа без ухудшения параметров;

простота установки на кабель (волокно);

простота подключения и отключения.

На сегодня известно несколько десятков типов разъемов, и нет того единого, на который было бы стратегически сориентировано развитие отрасли в целом. Но основная идея все вариантов конструкций проста и достаточно очевидна. Необходимо точно совместить оси волокон, и плотно прижать их торцы друг к другу.

Несмотря на отсутствии официально признанного всеми производителями типа разъема, фактически распространены ST и SC, весьма похожие по своим параметрам (затухание 0,2−0,3 дБ). Решено было использовать разъёмы SC. Этот разъём был разработан японской компанией NTT, с использованием такого же, как в ST, керамического наконечника диаметром 2,5 мм. Но основная идея заключается в легком пластмассовом корпусе, хорошо защищающим наконечник, и обеспечивающим плавное подключение и отключение одним линейным движением. Такая конструкция позволяет достичь большой плотности монтажа, и легко адаптируется к удобным сдвоенным разъемам. Поэтому разъемы SC рекомендованы для создания новых систем, и постепенно вытесняют ST.

Заключение

С активным развитием домашних компьютерных сетей в настоящее время становится важным вопрос об их квалифицированной разработке. Ведь от грамотного создания проекта сети зависит эффективность её дальнейшего функционирования.

В результате проделанной работы была сначала спроектирована и создана компьютерная сеть в жилом микрорайоне. После практической реализации сети в результате полученного опыта, и за счёт появления источника финансирования, было решено модернизировать и расширить сеть.

В курсовой работе описана разработка как простейшей изначальной версии сети, не требующей больших финансовых вложений, так модифицированной. В курсовой работе найдены оптимальные решения для создания домашних сетей подключенных к сети Интернет по выделенному скоростному каналу, которые могут быть использованы в будущем при построении аналогичных сетей Список используемой литературы

1.Барановская Т. П., Лойко В. И. Архитектура компьютерных систем и сетей. М.: Финансы и статистика, 2010, 256 с.

2.Вишневский В. М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. М.: Техносфера, 2013, 512 с.

3.Гринфилд Д. Оптические сети, М.: ДС, 2009, 256 с.

4. Горальски В. Технологии ADSL и DSL. М.: Лори, 2011, 296 с.

5.Кульгин М. Компьютерные сети. Практика построения. СПб.: Питер, 2012, 464 с.

6.Манн С., Крелл М. Linux. Администрирование сетей TCP/IP. М.: Бином-Пресс, 2013, 656 с.

7.Олифер В. Г., Олифер Н. А. Основы Сетей передачи данных. Курс лекций. М.: Интернет-Университет Информационных Технологий, 2009, 248 с.

8.Смит Р. Сетевые средства Linux. М.: Вильямс, 2012, 672 с.

9.Таненбаум Э. Компьютерные сети. СПб.: Питер, 2010, 992 с.

10.Хольц Х., Шмит Б. Linux для Интернета и интранета. М.: Новое знание, 2011, 464 с.

Приложение 1

Технические средства защиты, обеспечивающие безопасность работ, оценка их эффективности Электрозащитные средства по назначению подразделяются на:

изолирующие; ограждающие; вспомогательные.

Изолирующие служат для изоляции человека от токоведущих частей и в свою очередь подразделяются на основные и дополнительные.

Основные — это те средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение. Они позволяют прикасаться к токоведущим частям под напряжением. К ним относятся:

изолирующие штанги;

изолирующие и электроизмерительные клещи;

диэлектрические перчатки;

диэлектрическая обувь;

слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками;

указатели напряжения.

Дополнительные средства сами по себе не обеспечивают защиту от электрического тока, а применяются совместно с основными средствами, это изолирующие подставки, коврики, боты.

Ограждающие защитные средства служат для временного ограждения токоведущих частей, а также для предупреждения ошибочных действий в работе с коммутационной аппаратурой. Это переносные ограждения, щиты, изолирующие накладки, переносные заземления.

Вспомогательные средства служат для защиты от падения с высоты и прочих повреждений. К ним относятся предохранительные пояса, страхующие канаты, когти, очки, рукавицы.

Сигнализация (звуковая, световая и комбинированная) предназначена для предупреждения персонала о наличии напряжения или его отсутствии.

Плакаты служат для предупреждения об опасности приближения к частям электроустановок. Они могут быть: предупреждающими, запрещающими, предписывающими и указательными.

Блокировка — это устройство, предотвращающее попадание работающихпод напряжение в результате ошибочных действий. Блокировка по принципу действия подразделяется на: электрическая (непосредственно коммутирует блок контакта в электрической цепи); механическая (запирает замок).

Основными мерами защиты от поражения электрическим током являются:

электрическое разделение сети;

корпусах, кожухах и других частях электрооборудования, что достигается защитным заземлением, занулением, защитным отключением;

применение малых напряжений;

защита от случайного прикосновения к токоведущим частям применением кожухов, ограждений, двойной изоляции;

Применение малых напряжений. Если номинальное напряжение электроустановки не превышает длительно допустимого напряжения прикосновения, снижается опасность поражения электрическим током.

Наибольшая степень безопасности достигается при малых напряжениях 6—12 В при питании потребителей от аккумуляторов, гальванических элементов, выпрямительных установок, преобразователей частоты, понизительных трансформаторов на напряжение 12, 24, 36, 42 В. Применение малых напряжений ограничивается трудностью осуществления протяженной сети. Поэтому областью применения малых напряжений являются ручной электрифицированный инструмент, переносные лампы, лампа местного освещения, сигнализация.