Проектирование структурированной кабельной системы кампусной сети

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

«Информационные сети»

Проектирование структурированной кабельной системы кампусной сети Студент гр. 20з

А.В. Дегтерева

Задание Структурированная кабельная сеть проектируется в соответствии с вариантом № 4.

Организация, для которой проектируется корпоративная сеть, объединяет в себе несколько подразделений, расположенных в разных городах. Каждое подразделение состоит из офисов и цехов, распределенных по двухэтажным зданиям (поэтажный план здания выбирается в зависимости от варианта).

В помещениях зданий должны располагаться автоматизированные рабочие места (АРМы) сотрудников и серверы подразделения, связанные между собой локальной вычислительной сетью (ЛВС). Корпоративная сеть организации объединяет в себе кампусную сеть подразделения, связывающую ЛВС зданий, и глобальную сеть для обеспечения связи с другими подразделениями и доступа в Internet.

Разрешается использовать только стек протоколов TCP/IP.

Проект должен предусматривать:

— возможность расширения и роста локальных сетей в течение минимум 7−10 лет, поэтому проект должен учитывать увеличение скорости передачи данных: для локальных сетей — десятикратное, для глобальной сети — двукратное и для внешнего подключения к корпоративной сети — десятикратное. Минимальное требование — обеспечение скорости обмена 100 Mбит/с для любого АРМа и серверов этой сети;

— надежность функционирования сети — отсутствие «единой точки отказа». Это должно быть обеспечено топологией и связностью сети, выбором активных сетевых устройств и модулей, применяемых протоколов на магистральных участках сети.

В курсовой работе необходимо определить:

— топологию расположения зданий и помещений подразделения с определением линий связи между зданиями;

— порядок размещения оборудования узлов ЛВС в зданиях и подвода к ним линий связи;

— состав пассивного оборудования ЛВС.

Данные по планировке зданий: внутренний габарит комнаты — 4 м; высота помещения — 3 м; толщина стен и перекрытий — 0,2 м; ширина оконного проема — 1 м; ширина дверного проема — 1,5 м; высота дверного проема — 2,5 м; высота оконного проема — 2 м; расстояние от пола до подоконника — 0,5 м; глубина колодца — 1,5 м; отступ колодца от стены здания — 2 м.

Реферат Структурированная кабельная система (СКС), кампус, автоматизированное рабочее место (АРМ), витая пара, волоконно-оптический кабель, кабель-канал, оптическая муфта, коммутационный шкаф.

Объектом курсовой работы является проектирование структурированной кабельной системы кампусной сети.

Цель курсовой работы — ознакомиться с методами и технологиями проектирования СКС.

Результатом курсовой работы является план структурированной кабельной системы кампусной сети.

План зданий и СКС смоделированы при помощи векторного графического редактора Microsoft Visio 2007.

Пояснительная записка выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2007.

Введение

Структурированная кабельная система (СКС) представляет собой иерархическую кабельную систему здания или группы зданий, разделенную на структурные подсистемы. Она состоит из набора медных и оптических кабелей, кросс-панелей, соединительных шнуров, кабельных разъемов, модульных гнезд, информационных розеток и вспомогательного оборудования. Все элементы интегрируются в единую систему и эксплуатируются согласно определенным правилам. Три основных принципа заложены в СКС:

— универсальность;

— избыточность;

— структурированность.

Универсальность кабельной системы выражается в том, что она строится не для какого-то конкретного применения, а создается в соответствии с принципом открытой архитектуры и на основе соответствующих стандартов.

Избыточность подразумевает введение в состав кабельной системы дополнительных информационных розеток. Количество информационных розеток определяется не текущими потребностями, а определяется площадями и топологией рабочих помещений. Таким образом, организация новых рабочих мест, приспособление под конкретные потребности заказчика, происходит быстро и без нарушения работы организации.

Структурированность заключается в разбиении кабельной системы на отдельные подсистемы, выполняющие строго определенные функции.

1. Функциональная схема сети

Функциональная схема сети предназначена для отображения связи сети посредством активного оборудования: коммутаторов и маршрутизаторов. Главным звеном схемы, как и самой сети, является маршрутизатор кампуса Cisco 7606, который непосредственно связан с центральным коммутатором Cisco Catalyst 3508 G. От центрального коммутатора связь идет на коммутаторы оставшихся зданий Cisco Catalyst 6506-E Switch. От коммутаторов здания связь идет к коммутаторам этажей, а после непосредственно к пользовательским компьютерам. В схеме отражена и IP-адресация элементов.

Функциональная схема сети реализована в виде иерархической структуры и представлена в приложении (лист 2).

1.1 Организация адресных пространств сети

Для удобства и надежности функционирования сети IP-адреса распределены согласно функциональной схеме (приложение, лист 2). Для назначения узлам сети IP-адресов была применена технология бесклассовой междоменной маршрутизации (Classless Inter-Domian Routing, CIDR), т.к. она позволяет сократить число записей в таблицах маршрутизации, следовательно, ускорить процесс маршрутизации и повысить пропускную способность сети, а также более эффективно распределить IP-адреса. Всем АРМам и сетевому оборудованию назначена сеть 192.168.254.0/23, где 23 — количество старших разрядов, отведенных под агрегированный номер сети. Длина номера сети выбрана такой ввиду большого предполагаемого количества рабочих станций в кампусе (более 300) и необходимости нахождения всех клиентов в одной сети. Диапазон IP-адресов, выбранный для проектируемой сети, приведен в таблице 1.

Таблица 1 — Распределение IP-адресов в сети

1.2 Структура сети

К маршрутизатору подключена основная сеть провайдера 10.32.64.0.

Все управляемые коммутаторы на магистральном уровне кампуса соединены по принципу полносвязной топологии, что обеспечивает отсутствие единой точки отказа, и повышает надежность функционирования сети.

Конечные АРМы подключаются к сети при помощи неуправляемых коммутаторов, соединенных между собой Uplink-связью для обеспечения надежности их работы и повышения производительности.

1.3 Состав сети Коммутатор кампуса является основным звеном в сети. Он предназначен для коммутации всей сети кампуса с группой управляющих серверов и продвижения интернет-трафика далее по сети.

Поэтому к нему предъявляются максимальные требования безопасности и надежности. Надежность данного коммутатора отвечает за надежность полноценной работы сети.

Наличие управляемых коммутаторов в сети необходимо для эффективного и надежного управления сетью кампуса, а также для обеспечения ее стабильной работой. К управляющим коммутаторам подключаются серверы, как рабочих групп, так и основная серверная группа, поэтому к ним предъявлены завышенные требования по безопасности и надежности.

Коммутаторы зданий соединены между собой полносвязной топологией для обеспечения надежности функционирования всей сети кампуса, а в случае технических неполадок сохранения работоспособности наиболее крупных сегментов сети.

Задачи основной серверной группы — это обеспечение надежного функционирования сети, а также ее обслуживание и администрирование, обеспечение работы приложений в сети.

2. Функциональная схема СКС

Схема СКС в обязательном порядке разрабатывается в рамках технико-коммерческого предложения, а также входит в проектную документацию на СКС. Принято различать схемы СКС двух видов:

— структурная схема СКС;

— функциональная схема СКС.

Структурная схема представляет собой графический документ, показывающий расположение всех составных частей СКС при построении и их взаимосвязь. На схеме нанесен план помещений с коммутационным оборудованием, пространственные зоны, находящиеся на обслуживании каждого из коммутационных помещений, и магистральные соединения, связывающие эти помещения между собой и дающие им доступ во внешний мир.

Функциональная схема СКС раскрывает в себе особенности элементов подсистем сети и их качественные и количественные параметры — например, количество и тип коммутационных шкафов в кроссовых помещениях, особенности и число рабочих мест. Схема также указывает на соединения всех элементов инфраструктуры, их назначение и привязку к помещениям, портам, кабельным трассам. Если объект небольшой, допускается объединение структурной и функциональной схемы СКС в единый итоговый план объекта, предоставляющий исчерпывающую информацию для проведения монтажа СКС.

В СКС функциональные элементы кабельных подсистем соединяются между собой в иерархическую структуру, приведенную на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1 — Иерархическая структура кабельной системы Рисунок 2 — Централизованная структура кабельной системы При использовании централизованной структуры кабельной системы образуется комбинированный канал, сочетающий в себе свойства магистральной и горизонтальной подсистем. Канал создается путем соединения рабочего места с централизованным кроссом тремя методами — транзитной прокладки, межсоединения или муфты.

В тех случаях, когда кроссы выполняют комбинированные функции, промежуточные кабельные системы не применяют.

Кроссы располагаются в аппаратных и телекоммуникационных помещениях. Функциональные элементы кабельной системы располагаются в здании, которое они обслуживают. Иерархическая структура кабельной системы для кампуса приведена в приложении (лист 3).

3. Обоснование выбора технологии передачи данных

При разработке проекта СКС кампусной сети подразумевается использование технологии Ethernet, в частности Fast Ethernet и Gigabit Ethernet (поддерживающие скорости до 100 Мбит/с и 1 Гбит/с соответственно).

Исторически первые сети технологии Ethernet были созданы на коаксиальном кабеле диаметром 0,5 дюйма. Все последующие версии технологии Ethernet реализованы оптоволоконным кабелем или кабелем типа «витая пара». Предпосылки использования «витой пары» вместо коаксиального кабеля:

— возможность работы в дуплексном режиме;

— низкая стоимость кабеля «витой пары»;

— более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле (соединение точка-точка: обрыв кабеля лишает связи два узла. В коаксиале используется топология «шина», обрыв кабеля лишает связи весь сегмент);

— минимально допустимый радиус изгиба меньше;

— гальваническая развязка трансформаторного типа. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт и иногда даже полным «выгоранием» системного блока.

Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.

В курсовой работе использованы стандарты 100BASE-TX — медный кабель категории 5e (используется 2 жилы), и 100BASE-FX — многомодовый волоконно-оптический кабель, для внутренней прокладки, 1000BASE-SX — многомодовое оптоволокно для внешней прокладки.

Описанная технология дает возможность расширения и роста локальных сетей в течение минимум 7 — 10 лет, а также позволяет увеличение скорости передачи данных.

4. Схема и таблицы соединений

Схема соединений содержит топологию подключений абонентских сетевых розеток и иного пассивного сетевого оборудования в коммутационных шкафах в соответствии с этажными планами зданий, а также иллюстрирует типы линий связи между главным корпусом и провайдером, между главным зданием и «соседями по кампусу». Указанная схема представлена в приложении (лист 7).

Таблица соединений характеризует маркировку портов сети. Таким образом, в приложении «Таблица соединений» (лист 8) содержится информация о том, что порты розеток рабочих мест W101−1.W104а-1 соединены с портами коммутационной панели 24xRJ45 X111L соответствующими кабелями. В свою очередь, вторая таблица соединений (лист 9 приложения) характеризует связь портов кросс-панелей XF111L и XF211L вертикальной подсистемы (соединение главного коммутационного шкафа с распределительным шкафом второго этажа) посредством 4-жильного оптического кабеля (две жилы отвечают за прием-передачу, другие две — резервные), а также оптической патч-панели XF111L с оптической муфтой FXL11A в подвальном помещении и оптической муфты главного здания с оптической муфтой второго корпуса.

5. Выбор помещения для коммуникационной комнаты

Под техническим помещением СКС понимают служебное помещение, отвечающее определенным требованиям по габаритам, климатическим и другим условиям, оборудованное системами вентиляции, энергоснабжения и связи. Оно предназначается для установки коммутационного и сетевого оборудования и рассматривается как коммуникационная комната, называемая также кроссовой, аппаратной или серверной.

На первом этаже главного здания сконцентрированы все кабельные коммуникации ЛВС и размещено активное оборудование сети — коммутаторы, маршрутизаторы и серверы подразделения.

Серверные вторых этажей располагаются над серверными зданий, что сокращает расходы на волоконно-оптический кабель.

Серверную рекомендуется располагать без соприкосновения с внешними стенами здания и без сообщения с посторонними помещениями. Через серверную не должны проходить транзитные коммуникации. Трассы обычного и пожарного водоснабжения, отопления и канализации должны быть вынесены за пределы помещения и не должны находиться непосредственно над ним на верхних этажах.

План здания, заданный вариантом, ограничивает соблюдение некоторых рекомендаций, поэтому на плане кроссовая, обозначенная как «Серверная», расположена в комнате 107. В ней нет окон и из нее сравнительно удобно прокладывать коммуникации. Серверная оборудована коммуникационным шкафом, одной двухпортовой телекоммуникационной розеткой для оборудования рабочих мест персонала, который наблюдает за работой центрального оборудования ЛВС. План размещения оборудования в серверной представлен в приложении (лист 6).

6. Расчет количества рабочих мест

Число и расположение точек подключения рабочих мест в помещениях определяются согласно рекомендованной норме площади на одно рабочее место: для сотрудника — 4,5 кв. м, для технического персонала занимающегося, обслуживанием и мониторингом сети — 6 кв. м.

Для организации новых рабочих мест или их перемещения в процессе эксплуатации СКС должно выполняться требование избыточности, поэтому для определения числа розеток будем устанавливать их максимальное количество во всех комнатах, руководствуясь числом рабочих мест в комнате.

Точка подключения представляет собой двухпортовую телекоммуникационную розетку RJ-45.

Расчет количества рабочих мест производится по формуле:

N = S/4,5, (6.1)

где N — количество рабочих мест в комнате, шт.;

S — площадь комнаты, кв. м.

Расчет площади каждой комнаты производится по плану здания с учетом масштаба. Результаты расчета количества мест округляются до целого в меньшую сторону.

Комнаты внутри здания пронумерованы по часовой стрелке, начиная от входа в здание, а розетки внутри комнаты — по часовой стрелке, начиная от входа в комнату.

В серверной комнате (комната № 102), куда доступ разрешен только программистам и персоналу обслуживающему сеть, количество рабочих мест рассчитывается по формуле 6.2:

N_с = S_ск/6, (6.2)

где N_с — количество рабочих мест в серверной комнате, шт.;

S_ск — площадь серверной комнаты, кв. м.

Результаты расчета количества рабочих мест для одного этажа здания представлены в таблице 6.1. Таким образом, число двухпортовых розеток на одном этаже составит 24. Для определения числа розеток в одном здании полученное значение умножается на 2. Т.к. кампус состоит из трех одинаковых зданий, то общее число подключений кампуса получается путем умножения числа подключений одного здания на 3.

В результате вычислений число рабочих мест для всего кампуса равно 240, а число двухпортовых розеток на весь кампус составляет 144 шт.

Положение и количество рабочих мест можно увидеть на плане этажа здания (лист 5).

Таблица 6.1 — Результаты расчета количества рабочих мест кампуса

7. Обоснование выбора типа линии связи

В соответствии с международным стандартом ISO/IEC 11 801 в кабельной системе выделяются следующие функциональные подсистемы: внешняя, вертикальная, управления, горизонтальная и рабочего места. Для каждой из этих подсистем существует свой тип линии связи.

7.1 Внешняя кабельная система

Часть магистральной кабельной подсистемы, находящаяся вне зданий и связывающая между собой главный кросс и промежуточные кроссы, относится к внешней или к магистральной кабельной подсистеме.

Для внешней кабельной подсистемы используют оптоволоконный кабель, имеющий высокую скорость передачи данных (свыше 500 Мбит/с) и гальваническую развязку зданий, которая предотвращает возможность электрического пробоя из-за разности потенциалов их заземления. С целью резервирования каналов и защиты линий связи от механических повреждений волоконный кабель должен быть бронированным и многожильным. Рекомендуемый диаметр световода — 62,5/125/900 мкм (допускается диаметр 50/125/900 мкм).

Для обеспечения дуплексного работы канала и для общего резерва будем использовать оптоволоконный кабель, имеющий 4 жилы.

С учетом требований для проекта был выбран оптоволоконный кабель Hyperline FO-AD-OUT-62−4-ARM.

7.2 Внутренняя кабельная система

7.2.1 Вертикальная (межэтажная) подсистема

Вертикальная подсистема (подсистема внутренних магистралей) объединяет этажи здания, обеспечивая согласование подсистем управления. Стандарт ISO/IEC 11 801 рекомендует для монтажа вертикальной подсистемы применять оптоволоконный кабель, внешняя оболочка кабеля должна быть пригодна для прокладки по вертикальным каналам. Вместо оптического кабеля можно применять неэкранированную или экранированную витую пару (UTP, STP), к оболочке которой предъявляются такие же требования.

Для соединения этажей, а также прокладки внутри здания от распределительных шкафов до спуска в канализацию используется оптоволоконный кабель Hyperline FO-D-IN-62−4-FRPVC.

Около точки спуска трассы в канализацию для соединения различных типов волоконно-оптических кабелей устанавливаются универсальные муфты МТОК-ББ/324−4КТ3645-К.

7.2.2 Подсистема управления

Подсистема управления предназначена для переключения цепей. Она состоит из коммуникационного оборудования, кросс-панелей с разъемами и соединительных кабелей и объединяет оборудование для компьютерной, телефонной, сигнальной и других видов сетей, исключая силовую. Монтируется подсистема управления на основе неэкранированной витой пары (UTP). В особых случаях используется экранированная витая пара (STP) и соответствующие ей аксессуары.

7.2.3 Горизонтальная подсистема

Часть кабельной системы от телекоммуникационной розетки на рабочем месте до горизонтального кросса (этажного распределительного пункта) в телекоммуникационном помещении относится к горизонтальной подсистеме.

Кабели горизонтальной кабельной подсистемы состоят из одножильных проводников калибров 22−24 AWG в термопластиковой изоляции, сформированных в четыре витые пары, покрытые общей термопластиковой оболочкой, с одинарным экраном из фольги или двойным экраном из фольги и проволочной сетки в качестве дополнительных элементов.

Все кабели, построенные на основе симметричной витой пары проводников, имеют волновое сопротивление 100 Ом.

В проекте в качестве типа линии связи выбран четырехпарный UTP-кабель категории 5e Nexans 100.561.

8. Технологии передачи информации между зданиями

8.1 Система ЛАНтастИКа

Оборудование беспроводной оптической связи серии ЛАНтастИКа — это аппаратура беспроводного оптического канала связи для приема и преобразования трафика Ethernet. Каждый приемопередающий модуль снабжен герметичным корпусом, который поддерживает необходимую температуру модуля и защищает внутренние узлы от воздействия внешних факторов. С передней стороны приемопередатчика имеется две линзы передатчика, предназначенные для формирования широкого и узкого луча, и одна линза приемника, осуществляющая прием оптического сигнала от удаленного модуля, установленная во вращающемся корпусе (для изменения заводской фокусировки). С обратной стороны устройства выведены: кабель питания и интерфейсный кабель. Также имеется отверстие для установки «прибора предварительного визуального наведения» и восемь светодиодов, необходимых для контроля и настройки основных параметров изделия. Для проведения тонкой настройки устройства есть возможность подключить модуль к персональному компьютеру. Доступ осуществляется через утилиту telnet или веб-браузер.

Данная система обеспечивает беспроводной оптический канал связи на расстояние до 4-х километров в нормальных погодных условиях и поддерживает скорость до 200 Мбит/с в канале. Максимальная потребляемая мощность (с одной стороны канала) составляет 105 Вт. Питание устройства осуществляется от сети переменного тока 50 Гц напряжением 220 В. Температурный диапазон, при котором оборудование будет гарантировано работать, составляет от -50 C° до +50 C°. Длина линии от приемопередатчика до распределительной коробки составляет 5 м.

Данный беспроводной вид связи был использован в проекте в качестве средства подключения к провайдеру и представлен в приложении (лист 4). Способ подключения и монтажа приведены также приведены в приложении (лист 13).

8.2 Волоконно-оптическая линия связи

Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) — система, состоящая из пассивных и активных элементов, предназначенная для передачи информации в оптическом, как правило, в инфракрасном диапазоне.

К активным компонентам относятся:

? мультиплексор/демультиплексор;

? регенератор;

? усилитель;

? лазер;

? модулятор;

? фотоприемник.

Пассивные компоненты:

? оптический кабель;

? оптическая муфта;

? оптический кросс.

К основным преимуществам ВОЛС следует отнести:

— малое затухание сигнала;

— высокая пропускная способность;

— оптические волокна не подвержены слабому электромагнитному воздействию, окислению, намоканию;

— информация по оптическому волокну передаётся «из точки в точку»;

— уровень экранирования излучения более 100 дБ;

— малые габариты и масса.

Недостатки ВОЛС:

— относительная хрупкость оптического волокна;

— сложность соединения в случае разрыва;

— сложность преобразования сигнала (в интерфейсном оборудовании);

— относительная дороговизна оптического оконечного оборудования;

— замутнение волокна с течением времени вследствие старения.

Оптический кабель может быть уложен следующим образом:

— в кабельную канализацию или кабельный коллектор (в данной курсовой работе соединение «главный корпус — второй корпус»);

— подвес кабеля — воздушная линия связи (соединение «второй корпус — третий корпус»).

Варианты подвески оптического кабеля имеют ряд достоинств: отсутствие необходимости отвода земель и согласований с заинтересованными организациями; уменьшение сроков строительства; уменьшение количества повреждений в районах городской застройки и промышленных зон;снижение капитальных и эксплуатационных затрат в районах с тяжелыми грунтами.

Подвеска волоконно-оптических кабелей производится по уже установленным опорам и не требует тщательной предварительной подготовки трассы прокладки, поэтому более технологична и проще, чем прокладка в грунт. При подвеске ВОЛС используется технология подвеса самонесущего кабеля на стене здания от компании Hyperline FO-SSMT-OUT-62−8-PE. Что касается кабельной канализации, то глубина связного колодца равна 1,5 м, он расположен на расстоянии 2 м от стены здания. В колодце располагаются связевые трубы, по которым осуществляется связь между вторым и третьим корпусами посредством подземной прокладки ВОЛС. Для данной цели был использован кабель фирмы Hyperline FO-AD-OUT-62−4-ARM. Описанные выше варианты прокладки ВОЛС представлены в приложении (лист 4). В приложении также изображены способы подключения и монтажа системы (лист 12).

8.3 Беспроводная технология передачи информации по радиоканалу

В настоящее время развивается целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам, т.к. этот способ обладает рядом преимуществ: мобильность, компактность, отсутствие соединительных проводов. Использование такой сети актуально для зданий, в которых нельзя проложить кабель или для зданий, между которыми есть непреодолимое препятствие, мешающее прокладке кабелей.

Экономичное решение «Точка — Точка» Tsunami QB-8100 отличается высокой производительностью, превосходящей требования, предъявляемые союзом ITU к сетям 4G, и возможностью работать в условиях непрямой видимости для организации транспортных каналов. С максимальной канальной скоростью в 300 Мбит/с и полезной производительностью более чем 100 Мбит/с этот продукт является идеальным решением, позволяющим осуществлять быстрое развертывание и тем самым обеспечивать более быструю окупаемость.

Высокая производительность:

— решение для фиксированных сетей «Точка — Точка» с производительностью для TCP/UDP трафика более чем в 100 Мбит/с работает на расстояниях до 8 км;

— достаточно низкая задержка около 2−3 мс необходимая для передачи голосового или видео трафика обеспечивается и на длинных расстояниях;

— широкий набор поддерживаемых сетевых протоколов.

Расширенные возможности:

— использование технологии OFDM и режима MIMO 3×3 позволяет оборудованию работать в условиях отсутствия прямой видимости, поддерживая надежное качество соединения;

- наличие двух интерфейсов Gigabit Ethernet с поддержкой питания РоЕ позволяют запитывать локально подключаемые камеры видеонаблюдения или Wi-Fi точки доступа;

— возможность создания многоуровневых классов обслуживания (QoS);

— поддерживаются диапазоны частот, регламентированные решениями ГКРЧ;

— возможность работы в спектре 4.9−6.0 ГГц.

Данный беспроводной вид связи был использован при проектировании СКС кампуса и представлен в приложении (лист 4). Способ подключения и монтажа системы изображен в приложении (лист 14).

9. Расчет системы коммуникационных каналов

Для прокладки кабеля в помещении используют специальные короба, позволяющие сохранить эстетику здания при монтаже элементов СКС, а также обеспечить нормы противопожарной безопасности, а так же для удобства и надежности построения СКС. Емкость и тип короба выбирается исходя из его назначения и количества кабеля, проходящего по этому коробу. На емкость короба будет влиять величина площади самого кабеля, величина запаса и площадь межкабельного пространства в поперечном сечении.

Прокладка магистрального кабель канала производиться в коридорах на высоте 2,5 метра, для обеспечения сохранности короба, и защиты от воздействия посторонними лицами или предметами.

Внутри кабинетов прокладка кабель канала будет происходить на высоте 50 см от пола, в целях экономии кабеля и обеспечения удобства подключения. У оконного пространства прокладка кабель канала идет под подоконником, около дверного проема — непосредственно над дверью. Соединение между стенами обеспечивается гофрой.

Для определения типа кабель-канала (короба) и его габаритных размеров необходимо вычислить площадь сечения кабеля и площадь сечения кабельных жгутов на разных участках кабельной системы.

Учитывая, что кабель «витая пара» категории 5e имеет диаметр 5,95 мм, по формуле (9.1) получена площадь поперечного сечения, кв. мм:

S_k = р^.(5,95)²/4; S_k = 27,81. (9.1)

Максимальное число проводов в коридорных коробах равно 58.

Площадь сечения кабельных жгутов в месте максимальной концентрации кабелей одного здания, кв. мм, вычисляется по формуле (9.2):

S_max = n^.S_k^.1,4, (9.2)

где n — максимальное количество кабелей, шт.;

1,4 — коэффициент, характеризующий межкабельное пространство жгута.

Таким образом, площадь S_max = 58^.27,81^.1,4 = 2257,77 кв. мм.

Для обеспечения возможности расширения кабельной сети кабельные каналы проектируются с заполнением короба не более 50−60%, т.о. площадь сечения коридорного короба, кв. мм:

S = S_max^.K_p^.100% / 50%, (9.3)

где K_p — коэффициент резервирования, учитывающий площадь для будущего наращивания сети, для 10%-го резервирования K_p=1,1.

Таким образом, площадь S =2257,77 ^.1,1^. 100%/50% = 4967,1 кв. мм. Для коридорного короба подойдет Legrand DLP 50×105. Кабель-каналы и короба фирмы «Legrand» — это идеальное решение по проводке электрических коммуникаций в тех случаях, когда монтаж внутри стены невозможен. Выбранная серия позволит быстро установить проводку на сложных участках, а возможность крепежа механизмов в любой точке пластикового короба обеспечит удобные точки доступа к электрической или телефонной сети там, где это непосредственно требуется. Все кабель-каналы изготовлены из ПВХ материала, комплектующие ударопрочные и не подвержены деформации от перепадов температур.

Т.к. максимальное количество проводов в комнатах равно 10, площадь сечения комнатного короба S_max = 10 ^. 27,81 ^. 1,4 = 389,34 кв. мм, с учетом резервирования — S =389,34 ^. 1,1 ^. 100% / 50% = 856,548 кв. мм. Для комнатного короба выбран кабель-канал Legrand DLP-D 40×25.

Сложностью является прокладка кабеля в углах, т.к. он имеет ограниченный запас прочности, и по требованиям его изгиб не должен превышать 8 диаметров самого кабеля. Рассчитаем необходимую толщину кабель-канала, при максимальном заполнении:

D = N ^. d ^. 1,4 +8 ^. d_, (9.4)

где N — количество кабелей в жгуте;

1,4 — учет межкабельного пространства;

d — диаметр кабеля.

Для магистрального короба D = 58 ^. 5,95 ^. 1,4 + 8 ^. 5,95 = 530,74.

Для комнатного короба D = 10 ^. 5,95 ^. 1,4 + 8 ^. 5,95 = 130,9.

10. Расчет кабельной системы СКС и коммутационных каналов

В задании указаны следующие размеры элементов строения: высота помещений — 3 м, расстояние от пола до подоконника — 0,5 м, высота окна — 1,5 м, ширина окна — 1 м, высота дверного проёма — 2,5 м, ширина дверного проёма — 1 м, толщина стен и перекрытий — 0,2 м.

Прокладка магистрального кабель канала Legrand DLP 50×105 будет происходить в коридорах здания на высоте 2,8 м от уровня пола. Прокладка кабель канала Legrand DLP-D 40×25 в кабинетах будет происходить на высоте 0,5 м от уровня пола. Прокладка вблизи дверных проемов будет происходить непосредственно над ними, вблизи оконных проемов под ними. Прокладка кабельной системы в подвальном помещении осуществляется на высоте 1,5 м от уровня пола. Внешняя кабельная система, предназначенная для связи зданий, проходит по специальной коммутационной трассе, крепление которой к стене осуществляется скобами.

В канал до коммуникационного колодца укладывается труба ПВХ соответствующего диаметра. В месте смены типа кабеля ставится муфта оптическая МТОК-ББ/324−4КТ3645-К.

Крепление кабель-канала происходить дюбель-гвоздем.

Отверстие в комнату сверлиться непосредственно по плану прокладки кабеля, в отверстие вкладывается гофротрубка соответствующего диаметра и длины.

Монтаж розеток происходит непосредственно в кабель канал, что позволяет обеспечить простоту монтажа, и легкий доступ к ним, а так же сохранить эстетику помещения.

10.1 Расчет общей длины кабеля горизонтальной кабельной системы

Абонентские кабели разводятся до рабочих мест по схеме «звезда», с центром в этажных распределителях, без промежуточных коммутаций. Горизонтальная абонентская разводка производится кабелем UTP категории 5е. До каждого рабочего места проектируется 1 кабель UTP, он монтируется непосредственно при проведении монтажных работ. Точка подключения АРМа представляет собой двухпортовую телекоммуникационную розетку RJ-45. В шкафах кабели подключаются на панели, которые также имеют разъём RJ-45. Расчет необходимой длины кабеля произведен с учетом запаса длины проводов 0,3 м для каждого порта розетки.

Также необходимо предусмотреть запас кабеля для монтажа внутри коммутационных шкафов. Запас на патч-панель — 0,5 м, 2 м — на высоту шкафа, 1,5 м — на перемещение оборудования внутри шкафа и 1 м на перемещение самого шкафа. Таким образом, запас кабеля в коммутационном шкафу должен быть не менее 5 м. Следует добавить, что расчет длины кабеля произведен с учетом всех подъемов-спусков трассы (2,3 м) и толщины стен.

В расчет длины кабеля горизонтальной подсистемы была внесена длина кабеля от медаконвертора до оборудования ЛАНтасТИки в главном здании и от медиаконвертора до оборудования радиоканала в главном и третьем зданиях.

В таблице 10.1 представлен результат расчета кабеля горизонтальной подсистемы.

Таблица 10.1 — Расчет длины кабеля UTP

Для прокладки горизонтальной подсистемы используется кабель Nexans № 100.561 UTP 5e (неэкранированный четырехпарный кабель категории 5е для передачи цифровой и аналоговой информации на частотах до 250 МГц).

10.2 Расчет общей длины кабеля вертикальной кабельной системы В состав вертикальной кабельной системы входит:

— межэтажная коммутация стоек;

— коммутация главной стойки здания с оптической муфтой.

Прокладка кабеля осуществляется:

— в подвале на высоте 1,5 м от уровня пола. Прокладка осуществляется по подвальному помещению непосредственно до межэтажного коммутационного стояка, отмеченного на общем плане;

— прокладка кабеля в межэтажном пространстве осуществляется в общем коммутационном стояке с другими коммуникациями здания, до соответствующих стоек.

Для соединения этажей, а также прокладки внутри здания от распределительных шкафов до спуска в канализацию и до медиаконвертора в чердачном помещении используется оптоволоконный кабель Hyperline FO-D-IN-62−4-FRPVC. Он бронированный, и поэтому не нуждается в дополнительной защите от внешних воздействий. В таблице 10.2 представлена длина кабеля для всего кампуса.

Таблица 10.2 — Расчет длины кабеля вертикальной подсистемы

10.3 Расчет длины кабеля для внешней подсистемы Для соединения зданий между собой служит кабельная система внешней коммутации. Она пролегает в коммутационном канале, расположенном под землей, и соединяет главное здание со вторым. Также осуществляется передача информация по подвесными волоконно-оптическими линиями связи (между вторым и третьим зданиями).

Прокладка кабеля в коммутационном канале, расположенном под землей осуществляется по стенам коммутационного канала кабелем Hyperline FO-AD-OUT-62−4-ARM.

Переход в здание осуществляется через ПВХ трубу, которая соединяет подвальное помещение и коммутационный колодец необходимого диаметра. Далее кабель внешней разводки проводиться до оптической муфты.

Длины кабеля для соединения представлены в таблице10.3.1.

Таблица 10.3.1 — Расчет длины кабеля внешней подсистемы под землей

Подвеска оптоволокна производится по уже установленным опорам и не требует тщательной предварительной подготовки трассы прокладки. При подвеске ВОЛС используется технология подвеса самонесущего кабеля на стене здания от компании Hyperline FO-SSMT-OUT-62−8-PE. Длина подвесного кабеля приведена в таблице 10.3.2.

Таблица 10.3.2 — Расчет длины кабеля внешней подсистемы в подвесе

10.4 Расчет системы коммутационных каналов Для прокладки кабеля внутри здания используются специально подобранные короба. Они отвечают основным требованиям противопожарной безопасности, не нарушают эстетики здания, обеспечивают защиту кабеля от внешних воздействий, а так же упрощает процесс монтажа кабеля. Кабель канал крепиться на дюбель-гвоздь.

Для обеспечения нужного угла применяются переменные углы и гибкие крышки, что обеспечивает необходимый радиус изгиба кабеля. В таблице 10.4 приведен расчет требуемого количества монтажных элементов для первого этажа главного здания.

Таблица 10.4 — Расчет системы коммуникационных каналов

Для прокладки кабеля дополнительно потребуется:

— гофра 16 шт.;

— внешний угол 1шт.;

— 63 заглушки;

— 12 внутренних углов.

Для всего кампуса потребуется:

— гофра 96 шт.;

— внешний угол 6 шт.;

— 378 заглушек;

— 72 внутренних угла.

11. Выбор коммутационных шкафов

В коммутационных шкафах размещено все оборудование, необходимое для полноценного функционирования сети. Важно обеспечить надежную и упорядоченную коммутацию оборудования внутри сети, а так же возможность установки дополнительного оборудования.

На каждом этаже здания должны быть предусмотрены шкафы с изолированными стойками для оборудования, что ограничит доступ посторонних лиц, повысит надежность и защищенность ЛВС.

Необходимо подбирать оборудование одного производителя, для обеспечения совместимости и возможности простой конфигурации оборудования. Функциональность оборудования должна быть максимальной, а так же должна присутствовать возможность гибкой конфигурации оборудования.

Конфигурация каждого шкафа включает:

? заглушки, 4 шт. (3U);

? коммутационная панель 24xRJ45, кат. 5е, LANmark-5, 3 шт. (3U);

? абонентский коммутатор Cisco Catalyst 4928−10GE Switch, 3 шт. (3U);

? коммутатор Catalyst 6503-E Switch, 1 шт. (1U);

? оптический кросс для подключения и коммутации оборудования КСв-32−32ST-MM-2U, 1 шт. (2U);

? оптический кросс КСу-24−16SC-MM-1U для коммутации оборудования, 1 шт. (1U);

? органайзер для кабеля 19″, Essential, Nexans, 3 шт. (3U);

? оптический органайзер HyperLine CM-1U-ML-COV2, 1 шт. (1U);

? оптическая коммутационная панель, EXFP-192, ExaLan, 1 шт. (2U);

? ИБП Powerware Eaton PW9130i3000R-XL, 1 шт. (2U).

В главный шкаф главного здания дополнительно устанавливаются:

? маршрутизатор The Cisco 7606 Router, 1 шт., (1U);

? оптический органайзер HyperLine CM-1U-ML-COV, 1 шт. (1U);

? оптический кросс КСу-24−16SC-MM-1U, 1 шт (1U);

? кампусный коммутатор Cisco Catalyst 3508 G Switch, 1 шт. (6U);

? ИБП «Исток» ИДП-1/1−10−220-Д (3U).

Для размещения активного оборудования используется напольный шкаф Hyperline TTC-3766-SR-RAL9004 (37U).

В комплект поставки шкафа входят: модуль вентиляторный (1 шт.), комплект для заземления (1 шт.), комплект винтов, гаек и шайб (6 шт.), ролики для шкафов и стоек (4 шт.).

Схема размещения оборудования в коммутационном шкафу представлена в приложении (лист 10). Задание на электропитание соответствующего оборудования также помещено в приложение (лист 11).

12. Коммутация конечных абонентов и оборудования

Коммутация оборудования и абонентов СКС кампуса производится согласно схеме и таблице соединений, как показано в приложении (лист 7, 8, 9).

Обозначения коммутационного оборудования, шкафов, кабеля, розеток производится относительно их местоположения в кампусной сети для простоты навигации и облегчения задачи коммутации. Нумерация обозначений ведется относительно номера здания, номера этажа, порядкового номера — для оборудования, и относительно номера здания, номера этажа, номера комнаты и порядкового номера в комнате — для розеток и кабеля для их коммутации.

Обозначения для вертикальной и внешней кабельной системы выбираются относительно того, что соединяет данная жила (этаж, здание, провайдер). Схема соединений представлена в приложении (лист 7).

13. Тест сети

Для подтверждения работоспособности спроектированной СКС, а также для выявления дефектов и ошибок, возникших в результате монтажа, был проведен тест сети.

Тестирование оптоволоконных и электропроводных линий выполняется одним и тем же прибором с разными адаптерами. В данном случае использован кабельный анализатор FlukeNetworks DTX-1200 с оптическими насадками DTX-MFM, позволяющими измерять затухание в двух оптических диапазонах (окнах) — 850 и 1300 нм.

Результаты тестирования предоставляются в электронном виде.

Заключение

дается на соответствие параметрам категории 5е/класса D, оптической линии категории ОМ-2 и требованиям действующих сетевых протоколов. Кроме того, составляется перечень скрытых дефектов. Обработка результатов происходит при помощи программных средств фирмы LinkWare.

При тестировании электропроводных линий происходит измерение многих параметров:

— правильность разводки пар;

— соответствие длины сегмента;

— затухание;

— наводки на ближнем и дальнем конце.

По каждому из тестов составляется заключение. Происходит обработка результатов для дальнейшего заключения.

При тестировании оптических линий измеряется затухание в волокнах в двух направлениях и двух оптических окнах 850 нм и 1300 нм (многомодовое волокно) и 1310 нм и 1550 нм (одномодовое волокно). Насадки обеспечивают измерения затухания сигнала с лазерным вводом VCSEL в окне 850 нм и с лазерным вводом в окне 1300, 1310 и 1550 нм для передачи данных со скоростью 1 Гбит/с и выше.

По результатам всех тестов и обработки данных, составляется общее заключение о пригодности СКС для работы конкретных протоколов (групп), а так же информация о дефектах и ошибках.

Результат тестирования, представленный в приложении (листы 15, 16), свидетельствует, что разводка пар произведена абсолютно правильно, длина сегмента не больше заданного максимального значения в 100 м. Затухание и предельное затухание такое, какое необходимо для нормальной работы сети, они не заходят за границу (margin). Оптическая мощность, т. е. длина волны равна 1300 нм.

Проведенное тестирование помогает сделать вывод о готовности спроектированной СКС к эксплуатации.

14. Расчет стоимости пассивного оборудования и работ

14.1 Расчет стоимости материалов Согласно разделам 6, 9, 10, 11 производится расчет стоимости материалов и работ, необходимых для прокладки СКС. Цены на материалы указаны в таблице 14.1.1 в соответствии со средней рыночной ценой.

Следует учесть, что некоторые элементы сети (кабель, коннекторы, дюбель-гвозди, кабель-канал) выпускаются в стандартных объемах, и продажа неполного стандартного объема таких товаров ведет к резкому увеличению стоимости. В этом случае объем закупки необходимо привести к целому числу единиц стандартного объема, либо закупать неполный объем по повышенной цене.

Для монтажа комнатного кабель-канала подойдет универсальный угол Legrand DLP-D (40×25), т.к. является своего рода конструктором, из которого можно собрать внешний и внутренний угол, а также он может служить как торцевой заглушкой, так и накладкой на место стыка частей кабеля-канала.

Таблица 14.1.1 — Расчет стоимости пассивного оборудования

Таблица 14.1.2 — Расчет стоимости активного оборудования

14.2 Расчет стоимости работ Цены на работы указаны согласно прайсу компании «НИКС». Работа, наименование которой в нем отсутствует, имеет среднюю рыночную цену. Следует учесть, что стоимость некоторых видов работ варьируется в зависимости от физических условий работы, которые уточняются при выезде на объект специалиста для оценки монтажных работ. Расчет стоимости работ по монтажу СКС приведен в таблице 14.2.

Таблица 14.2- Расчет стоимости работ по монтажу

15. Расчет общей стоимости кабельной системы

В рамках данной курсовой работы общая стоимость СКС кампусной сети определяется как сумма затрат на пассивное оборудование и на строительно-монтажные работы по ее установке. Стоимость активного оборудования не учитывается, но она составляет 16 583 550 рублей.

Общая стоимость составляет: 467 384+469866= 937 250 рублей. Затраты на материалы составляют 49,9%.

Таблица 15.1- Расчет общей стоимости работ

Заключение

кабельный кампус сеть схема

В ходе выполнения первого этапа курсовой работы было осуществлено знакомство с понятием СКС, ее подсистем, типов кабелей, также спроектированы план первого этажа здания, план серверной, план кампуса.

В процессе выполнения второго блока курсовой работы были получены знания о различных технологиях передачи данных между зданиями, об активном и пассивном оборудовании СКС, приобретены навыки составления схемы соединений.

На третьем этапе проектирования СКС был осуществлен расчет количества и стоимости всего необходимого оборудования, произведен тест сети, положительные результаты которого говорят о ее пригодности к эксплуатации.

Результатом выполнения курсовой работы является проект структурированной кабельной сети кампуса. При его создании учтены рекомендации основных стандартов по проектировке СКС.

Проект разработан для кампуса, состоящего из трех двухэтажных зданий, расположенных недалеко друг от друга, что соответствует плану отдела типичной промышленной организации.

Данный проект сети предусматривает дальнейший рост и ее развитие на протяжении 10−17 лет, за счет использования новейших технологий и средств передачи данных.

В разработанном проекте основными средами передачи данных выступают оптоволокно — на магистральном уровне, и кабель «витая пара» — на уровне горизонтальной подсистемы.

В результате расчетов на реализацию СКС потребуется около 370 метров оптоволокна и примерно 10 200 метров «витой пары». При этом общая стоимость СКС с пассивным оборудованием и установкой составляет 937 250 рублей.

При проектировании СКС учитывались основные нормативные документы, регламентирующие различные вопросы администрирования кабельных систем в России. Стандарты ГОСТ Р 53 246−2008 «Информационные технологии. Структурированные кабельные системы. Монтаж основных узлов системы. Методы испытания» и ГОСТ Р 53 246−2008 «Информационные технологии. Структурированные кабельные системы. Проектирование основных узлов системы. Общие требования».

Библиографический список

1. ГОСТ Р 53 246−2008. Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии. Системы кабельные структурированные.

2. Олифер В. Г., Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / Олифер В. Г., Олифер Н. А., Издание 4-е. СПб.: Питер, 2010. 944 с.

3. Малютин А. Г. Проектирование структурированной кабельной системы кампусной сети / А. Г. Малютин: Омск, 2011. 38 с.

4. Википедия — свободная энциклопедия [Электронный ресурс] / Компания Wikimedia Foundation, Inc.- Электрон. текстовые дан. — Тампа, Флорида (США): Компания Wikimedia Foundation, Inc. 2001. — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org.

5.AnLAN — Сетевое оборудование. [Электронный ресурс] / Компания ООО «АнЛан» — Электрон. текстовые дан. — М.: Компания ООО «АнЛан», 2005. — Режим доступа: http://anlan.ru/.

6.ADP NetWorks — инсталлятор СКС [Электронный ресурс] / Режим доступа:. http://www.adp.ru/.