Проектирование беспроводной локальной сети (50004)

Посмотреть архив целиком


Содержание


Содержание

Список условных обозначений

1. Информационный поиск

1.1 Теоретический вопрос

1.2 Назначение локальной сети

2. Конструкторская часть

2.1 Выбор и обоснование технологий построения ЛВС

2.4 Выбор и обоснование программного обеспечения сети

3. Технологическая часть

3.1 Инструкция по монтажу сети

3.2 Возможные проблемы функционирования сети

3.3 Мониторинг сети

4. Экомоческая часть

5. Перспективы сети

Заключение

Список ипользуемой литературы



Список условных обозначений


ANSIAmerican National Standards Institute (национальный институт стандартизации США);

CBC – Cipher Block Chaining (режим сцепления блока шифров);

CCK – Complementary Code Keying – (комплиментный код ключа);

CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (метод множественного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий);

DES – Data Encryption Standard (симметричный алгоритм шифрования);

ETSI – European Telecommunications Standards Institute (европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций);

IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers (институт инженеров по электротехнике и электронике0;

ISM – Industry, Science and Medicine (диапазон, выделенный для промышленных, научных и медицинских радиосистем);

LAN – Local Area Network (локальная компьютерная сеть (ЛВС));

MACMedia Access Control (управление доступом к среде);

MDI – Medium Dependent Interface (интерфейс, зависящий от передающей среды);

MDIXMedium Dependent Interface with Crossover (интерфейс, зависящий от передающей среды с перекрестным соединением);

MIMOMultiple Input Multiple Output (многоканальный вход многоканальный выход);

OFDM – Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием);

PBCCPacket Binary Convolutional Coding (двоичное пакетное свёрточное кодирование);

QAMQuadrature Amplitude Modulation (квадратурная амплитудная модуляция);

QoS – Quality of Service (качество обслуживания);

QPSK – Quadrature Phase Shift Keying (квадратурная фазовая манипуляция;

VLAN – Virtual Local Area Network (виртуальная локальная компьютерная сеть);

WAN – Wide Area Network (глобальная вычислительная сеть);

WiMAX – Worldwide Interoperability for Microwave Access (всемирная совместимость для микроволнового доступа).



ВВЕДЕНИЕ


Беспроводная локальная сеть – это система радиодоступа, предназначенная для обеспечения сетевого доступа посредством компьютерных устройств вне зависимости от их месторасположения. Обычно она представляет собой последний участок между действующей локальной сетью и группой клиентских компьютеров, обеспечивая пользователям возможность беспроводного доступа ко всем ресурсам и услугам корпоративной сети из любой точки здания или комплекса зданий. Беспроводная локальная сеть может рассматриваться как «Ethernet в эфире», поскольку, как правило, она используется в качестве продолжения проводной локальной сети. Основу беспроводной локальной сети составляют следующие компоненты. Сетевой адаптер (Network Interface Card (NIC)) – пользовательское устройство, которое представляет собой компьютерную плату, оснащенную антенной. Беспроводный телефон (Wireless LAN Phone) – абонентское устройство, поддерживающее технологию передачи речи с использованием интернет-протокола (Voice over Internet Protocol (VoIP)) и работающее на базе той же беспроводной инфраструктуры, что и сетевой адаптер NIC. Точка доступа (Access Point) – инфраструктурное устройство, обеспечивающее доступ к локальной сети посредством персонального компьютера или беспроводного телефона. Для охвата сетью всех площадей здания обычно требуется несколько точек доступа. Одна точка, находящаяся внутри помещения, способна обслуживать пользовательские устройства в диапазоне примерно 150 футов (45 м) в зависимости от условий распространения радиоволн. На эти условия, в свою очередь, могут влиять такие факторы, как структура стен, место расположение точки доступа и т. д. Соединения между зданиями (Building-to-Building Bridges) – элементы инфраструктуры, обычно используемые в сетях с «многоточечной» (point-to-multipoint) конфигурацией. В настоящее время беспроводные локальные сети функционируют в не требующем лицензирования диапазоне частот 2,4 ГГц и реализуются на основе стандартов Института инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)) 802.11 и 802.11n. В будущем они станут использовать свободный от лицензирования диапазон 5 ГГц, а их реализация начнет осуществляться на основе стандартов IEEE 802.11а и HiperLAN/2 Европейского института телекоммуникационных стандартов (European Telecommunications Standards Institute (ETSI)).



1. Информационный поиск


1.1 Теоретический вопрос


1.1.1 Стандарт IEEE 802.11n

Данный стандарт был утверждён 11 сентября 2009. Стандарт 802.11n повышает скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (с максимальной скоростью 54 Мбит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически, 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 480 Мбит/с.

Устройства 802.11n работают в диапазонах частот от 2,4 до 2,5 ГГц или 5,0 ГГц.

Кроме того, устройства 802.11n могут работать в трёх режимах:

  • наследуемом (Legacy), в котором обеспечивается поддержка устройств 802.11b/g и 802.11a;

  • смешанном (Mixed), в котором поддерживаются устройства 802.11b/g, 802.11a и 802.11n;

  • «чистом» режиме – 802.11n (именно в этом режиме и можно воспользоваться преимуществами повышенной скорости и увеличенной дальностью передачи данных, обеспечиваемыми стандартом 802.11n).

Черновую версию стандарта 802.11n поддерживают многие современные сетевые устройства. Итоговая версия стандарта, которая была принята 11 сентября 2009 года, обеспечивает скорость до 600 Мбит/с, многоканальный вход/выход, известный, как MIMO (Multiple Input Multiple Output) и большее покрытие.


1.1.2 Стандарт IEEE 802.11g

Если на канальном уровне все беспроводные сети семейства 802.11 имеют одну и ту же архитектуру, то физический уровень для сетей разных стандартов различен. Именно на физическом уровне определяются возможные скорости соединения и методы модуляции и физического кодирования при передаче данных.

Стандарт IEEE 802.11g предусматривает различные скорости соединения: 1; 2; 5,5; 6; 9; 11; 12; 18; 22; 24; 33; 36; 48 и 54 Мбит/с. Одни из них являются обязательными для стандарта, а другие – опциональными. Кроме того, для различных скоростей соединения применяются разные методы модуляции сигнала. При разработке стандарта 802.11g рассматривались две несколько конкурирующие технологии: метод OFDM, заимствованный из стандарта 802.11a и предложенный к рассмотрению компанией Intersil, и метод PBCC, опционально реализованный в стандарте 802.11b и предложенный компанией Texas Instruments. В результате стандарт 802.11g содержит компромиссное решение: в качестве базовых применяются технологии OFDM и CCK, а опционально предусмотрено использование технологии PBCC.

Стандарт IEEE 802.11g Plus (SuperG) предусматривает скорость соединения 108 Мбит/с. То, что принято называть протоколом 802.11g Plus, представляет собой не что иное, как изменение MAC-уровня и введение режима блочной передачи (packet bursting), позаимствованного из протокола 802.11e. В режиме блочной передачи все блоки, передаваемые в одном блоке, используют сокращенные заголовки, что позволяет уменьшить объем передаваемой служебной информации и тем самым увеличить полезный трафик. Фактически, никакого протокола 802.11g Plus не существует, и всё, что скрывается за этим загадочным протоколом – это расширение базового стандарта 802.11g.

Стоит отметить, что данным стандартом, как и стандартами 802.11b/b+, предусмотрено применение частотного диапазона от 2,4 до 2,4835 ГГц, который предназначен для безлицензионного использования в промышленности, науке и медицине (ISM). Однако, несмотря на возможность безлицензионного применения данного частотного диапазона, существует жесткое ограничение максимальной мощности передатчика. Поэтому при выборе способов кодирования и модуляции сигнала необходимо решить две основные проблемы.

С одной стороны, скорость передачи в беспроводной сети должна быть как можно более высокой, чтобы конкурировать с проводными сетями и удовлетворять современным потребностям пользователей. Рост скорости передачи приводит к увеличению ширины спектра, что крайне нежелательно, поскольку частотный диапазон передачи ограничен.

С другой стороны, уровень полезного сигнала должен быть достаточно низким, чтобы не создавать помех другим устройствам в ISM-диапазоне. Таким образом, передаваемый сигнал должен быть едва различим на уровне шума, но в этом случае необходимо разработать алгоритм безошибочного выделения сигнала на уровне шума. Уменьшение мощности передаваемого сигнала достигается за счет использования технологии уширения спектра и «размазывания» сигнала по всему спектру.

Еще одна проблема – это обеспечение должного уровня помехоустойчивости протокола. К сожалению, одновременное выполнение всех перечисленных условий невозможно, поскольку они противоречат друг другу. Таким образом, выбор конкретного метода кодирования и модуляции сигнала – это поиск золотой середины между требованиями высокой скорости, помехоустойчивости и ограничения по мощности передачи.


1.1.3 Стандарт IEEE 802.16

Данный стандарт представляет собой рассчитанную на внедрение в городских беспроводных сетях технологию, задачей которого является обеспечения сетевого уровня между локальными сетями (IEEE 802.11) и региональными сетями (WAN), где планируется применение разрабатываемого стандарта IEEE 802.20. Эти стандарты совместно со стандартом IEEE 802.15 PAN (Personal Area Network – персональная сетевая зона (Bluetooth)) и 802.17 (мосты уровня МАС) образуют взаимосогласованную иерархию протоколов беспроводной связи.

Технические характеристики стандарта 802.16, утвержденные в январе 2010 года и предусматривающие работу оборудования в диапазоне от 2 до 11 ГГц, являются расширенным вариантом технических характеристик стандарта IEEE 802.16, утвержденных в декабре 2005 года. Широкий диапазон частот, предусматриваемый стандартом 802.16, позволяет развертывать каналы передачи данных с высокой пропускной способностью с использованием передатчиков, устанавливаемых на мачтах сетей сотовой связи и высотных зданиях. Принимающее и передающее оборудование, работающее по этому стандарту, может находиться только в зоне прямой видимости.

Основные характеристики стандарта 802.16:

  • пропускная способность: до 135 Мбит/с при полосе несущей 28 МГц;

  • модуляция: OFDM – 64-QAM;

  • доступ к среде: адаптивный, динамический;

  • управление сетью: централизованное;

  • название стандарта: IEEE 802.16;

  • дата принятия: декабрь 2001 года;

  • частотный диапазон: от 10 до 66 ГГц;

  • быстродействие: от 32 до 135 Мбит/с для канала 28 МГц;

  • ширина канала: 20; 25 и 28 МГц;

  • радиус действия: от 2 до 5 км;

  • условия работы: прямая видимость.

После появления 3G-интернета, многим доставившего удовольствие скоростного доступа в глобальную сеть, незаметно, но стремительно наступила пора новой технологии – WiMax. Это ещё более высокие скорости на базе уже знакомого некоторым пользователям стандарта IEEE 802.16. По сути, WiMax представляет собой беспроводной широкополосный доступ в Интернет через тот же сотовый аппарат или коммуникатор, к которому была применима и технология 3G.

Основные характеристики стандарта 802.16е:

  • одобрен: июль 2005 года;

  • частотный диапазон: от 2 до 6 ГГц;

  • зона покрытия: непрямая (NLOS (Non Line Of Sight – в условиях отсутствия прямой видимости));

  • модуляция: OFDM 256;

  • скорость: до 15 Мбит/с;

  • мобильность: с возможность регионального роуминга;

  • ширина канала: более 5 МГц;

  • радиус ячейки: от 1 до 5 км;

  • терминальное оборудование: PC-карта.

Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) планирует в краткосрочной перспективе утвердить спецификации 802.16m в качестве первой «настоящей» международной 4G-технологии.

Развернутые в соответствии с требованиям стандарта 802.16m сети WiMAX, теоретически обеспечивают мобильный и фиксированный доступ на скоростях 100 Мбит/с и 1 Гбит/с соответственно.

Черновая версия стандарта получила смешанные отзывы со стороны операторов. Так, американская компания Clearwire заявила, что не будет торопиться с его внедрением, а российская Yota планирует скооперироваться с Samsung для строительства 802.16m-сетей. По данным WiMAX Forum, новую технологию намереваются поддержать 50 компаний [8].

К «настоящим» 4G-технологиям можно отнести только LTE (Long Term Evolution – долгосрочное развитие) Advanced и IEEE 802.16m WiMAX, разработка которых еще не завершена. Фактически, речь идет о дальнейшем улучшении существующих стандартов на LTE и мобильный WiMAX (IEEE 802.16e).

Краткие характеристики 802.16m:

  • технология: WiMax;

  • использование: WMAN, Mobile WMAN;

  • пропускная способность: до 1 Гбит/с (WMAN), до 100 Мбит/с (Mobile WMAN);

  • скорость передвижения абонента: от 60 до 250 км/ч;


1.1.4 Стандарт IEEE 802.20

Стандарт для мобильного доступа к данным - 802.20. В отличие от WiMax, рассчитанного на работу в городах при ограниченном числе базовых станций, стандарт 802.20 имеет больше сходства с обычными сотовыми системами и предназначен для быстродействующих мобильных подключений на скоростях свыше 1 Мбит/с.

Краткие характеристики 802.20:

  • мобильность: до 250 км/ч;

  • ширина полосы каналов: 2х1, 25/2х5/2х10 МГц;

  • скорость для канала 1,25 МГц: до 1 Мбит/с на прием, до 300 кбит/с на передачу;

  • радиус действия: до 15 км;

  • построение универсальных сетей на базе IP-протокола.

Главный сторонник спецификации 802.20 фирма Flarion Technologies уже испытывала свою технологию FLASH-OFDM (Fast Low-Latency Access with Seamless Handoff OFDM – быстрый доступ с малой задержкой с использованием OFDM) вместе с компанией Nextel Communications. Однако рассмотрение стандарта находится еще на довольно ранней стадии и нет никакой гарантии, что технология Flarion, в конечном счете ляжет в основу 802.20.

Продвижению 802.16, равно как и 802.20, также может помешать инерция операторов. Для поддержки массовых подключений владельцев мобильной аппаратуры потребуются значительные вложения в инфраструктуру, и операторы могут решить, что трудоемкое развертывание новых технологий приведет лишь к дублированию уже предоставляемых услуг.


1.2 Назначение локальной сети


Локальные вычислительная сеть – это единая система компьютеров, расположенных в пределах небольшой ограниченной территории (комнате, здании, в соседних зданиях) не более 10 – 15 км или принадлежащих одной организации, связанных между собой, имеющих единую специализированную базу данных, высокую пропускную способность (10, 16, 100 Мбит/с и более до нескольких Гбит/с) и функционирующих на единых программных принципах.

Назначение локальной сети – осуществление совместного доступа к данным, программам и оборудованию. У коллектива людей, работающего над одним проектом появляется возможность работать с одними и теми же данными и программами не по очереди, а одновременно. Локальная сеть предоставляет возможность совместного использования оборудования. Оптимальный вариант – создание локальной сети с одним принтером на каждый отдел или несколько отделов. Файловый сервер сети позволяет обеспечить совместный доступ к программам и данным.

У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров.

ЛВС обеспечивает:

  • высокоскоростную многоуровневую коммутацию;

  • контроль и разграничение доступа к сетевым ресурсам;

  • доступ к локальным сетевым устройствам (принтеры, базы данных);

  • доступ к сети Интернет.

На данный момент развитие сетевых технологий позволяет реализовать информационные сети самых различных конфигураций и вычислительных мощностей. Это связано с различными способами передачи информационных потоков: по витой паре, по оптоволокну, по выделенному радиоканалу. Также это связано с большим разнообразием активного коммутационного оборудования, которое применяется для локальных и глобальных связей.

В данном разделе были рассмотрены стандарты беспроводного доступа к сети Интернет. Так же был рассмотрен вопрос о назначении локальной сети.



2. Конструкторская часть


2.1 Выбор и обоснование технологий построения ЛВС


Исходя из технического задания, для связи рабочих станций в отделах №1, №2, №3 будет использоваться технология Fast Ethernet, которая сможет обеспечить производительность сети 100 Мбит/с. В отделе №4 будет использована технология Gigabit Ethernet, которая сможет обеспечить производительность сети 1000 Мбит/с.


2.1.1 Технологии построения ЛВС

В данном курсовом проекте для построения сети будет использоваться технология Gigabit Ethernet, которая обеспечивает скорость передачи данных 1000 Мбит/с, а также Fast Ethernet, обеспечивающая скорость передачи данных 100 Мбит/с. Для обеих технологий будет применена топология «звезда» с использованием в технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet неэкранированной витой пары категории 5. При передаче сигналов в сети Fast Ethernet и Gigabit Ethernet будет использоваться метод доступа (CSMA/CD).


2.1.2 Анализ среды передачи данных

Для передачи данных в Fast Ethernet будет применяться стандарт 100 Base-TX. Используется витая пара категории 5. В передаче данных участвуют все пары. Для передачи данных в Gigabit Ethernet будет применяться стандарт 1000 Base-T (используются 4 пары).

Параметры:

  • скорость передачи данных: 1000 Мбит/с;

  • тип используемого кабеля: неэкранированная витая пара категории 5;

  • максимальная длина сегмента: 100 м.


2.1.3 Топология сети

Топология сети определяется размещением узлов в сети и связей между ними. Термин «топология сети» относится к пути, по которому данные перемещаются в сети. Для технологий Fast Ethernet и Gigabit Ethernet будет использоваться топология «звезда».

  • Достоинства:

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

  • простота периферийного оборудования;

  • лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;

  • высокая производительность сети.

Недостатки:

  • выход из строя центрального устройства обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом.

В качестве центральных устройств были выбраны коммутаторы D-link DGS-1008D.


2.1.4 Метод доступа

В беспроводных сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet используется метод доступа CSMA/CD.

Метод CSMA/CD используется при топологии «звезда».

Основная концепция этого метода заключается в следующем:

  • все станции прослушивают передачи по каналу, определяя состояние канала;

  • проверка несущей;

  • начало передачи возможно лишь после обнаружения свободного состояния канала;

  • станция контролирует свою передачу, при обнаружении столкновения (коллизии) передача прекращается и станция генерирует сигнал столкновения;

  • передача возобновляется через случайный промежуток времени, длительность которого определяется по специальному алгоритму, если канал в этот момент окажется свободным;

  • несколько неудачных попыток передачи интерпретируются станцией как отказ сети.

Даже в случае CSMA/CD может возникнуть ситуация коллизии, когда две или больше станций одновременно определяют свободный канал и начинают попытку передачи данных [4].


2.2 Выбор и обоснование аппаратного обеспечения сети


Схема сети представлена на рисунке 2.


РС – рабочая станция;

СР – сервер.

Рисунок 2 – Схема построения сети


2.2.1 Коммуникационные устройства

Для технологии Fast Ethernet будут использованы 16 сетевых адаптеров D-link DFE-528TX (рисунок 2.1) [1].

Общие характеристики D-link DFE-528TX:

  • топология – «звезда»;

  • протокол – CSMA/CD;

  • интерфейс – 32-битная шина PCI;

  • скорость передачи данных 10/100 Мбит/с.

Для технологии Gigabit Ethernet будут использованы 5 сетевых адаптеров D-link DGE-528T (рисунок 2.2) [1].

Характеристики сетевого адаптера D-link DGE-528T:

  • скорость передачи данных 10/100/1000 Мбит/с;

  • интерфейс PCI 2.2, 32 бит;

  • стандарты 802.1Q VLAN, 802.3x Flow Control;

  • поддержка Wake-on-LAN;

  • количество разъемов RJ-45 (1 разъем);

  • поддержка ОС Microsoft Windows 98, ME, 2000, XP и выше.


Рисунок 2.1 – Сетевой адаптер D-link DFE-528TX


Рисунок 2.2 – Сетевой адаптер D-link DGE-528T


Для соединения рабочих станций в сети Gigabit Ethernet будет использован 1 коммутатор D-link DGS-1008D (рисунок 2.3) [1].


Рисунок 2.3 – Коммутатор D-link DGS-1008D


Характеристики коммутатора D-link DGS-1008D:

  • объем оперативной памяти – 102,40 КБ;

  • количество портов коммутатора - 8 x Ethernet 10/100/1000 Мбит/с;

  • размер таблицы MAC-адресов – 8192.

Для соединения рабочих станций в сети Fast Ethernet будет использовано 3 коммутатора D-link DES-1008A (рисунок 2.4) [1].


Рисунок 2.4 - Коммутатор D-link DES-1008A


Характеристики коммутатора D-link DES-1008A:

  • объем оперативной памяти – 57 Кб;

  • поддержка стандартов - IEEE 802.3 10 Base-T Ethernet, IEEE 802.3u 100 Base-TX Fast Ethernet, ANSI/IEEE 802.3 NWay автоопределение скорости и режима работы, управление потоком IEEE 802.3х;

  • количество портов коммутатора – 8 x Fast Ethernet 10/100 Мбит/с;

  • размер таблицы MAC-адресов – 1000 на устройство;

  • функция Plug-and-play;

  • соответствие директиве RoHS.

RoHS (Restriction of Hazardous Substances) – это директива Европейского Союза, ограничивающая использование шести веществ в новом электрическом и электронном оборудовании после 1 июля 2006 года. Данная директива Европейского Союза – только один из документов постоянно растущего числа инструкций и правил по экологически приемлемым технологиям. Директива RoHS дополняет другую директиву Европейского Союза, известную как Директива WEEE (Waste from Electrical and Electronic Equipment), которая касается процесса вторичного использования оборудования и материалов после переработки.


2.2.2 Оборудование

Для построения сети будет применяться витая пара категории 5. В передаче данных участвуют все 4 пары. Скорость передачи данных – 250 Мбит/с по одной паре (рисунок 2.5).


Рисунок 2.5 – Витая пара категории 5


На концах витой пары будут установлены разъемы RJ-45 в количестве 68 штук (рисунок 2.6).


Рисунок 2.6 - Разъемы RJ-45


Для зашиты разъемов RJ-45 на них, будут установлены защитные колпачки в количестве 68 штук (рисунок 2.7).


Рисунок 2.7 – Защитный колпачок.


Для обжима кабеля будут применяться клещи (рисунок 2.8).


Рисунок 2.8 – Обжимные клещи


Для сервера будет поставлен ИБП Liebert PSA 1500MT (рисунок 2.9).

Хорактеристики ИБП Liebert PSA 1500MT:

  • тип – резервный;

  • выходная мощность 1500 ВА / 900 Вт;

  • время работы при 50 % нагрузке – 20 мин;

  • время зарядки 8 час;

  • вес – 12 кг;

  • входное напряжение – 230 В (с погрешностью 10 %).

Рисунок 2.9 – ИБП Liebert PSA 1500MT


Для прокладки витой пары будет использоваться кабель-канал (рисунок 2.10).


Рисунок 2.10 – Кабель-канал


Для соединения рабочих станций с центральными устройствами будут использоваться специальные розетки (рисунок 2.11)


Рисунок 2.11 – Розетка


2.2.3 Планировка помещений

Схема расположения рабочих станций в отделах приведена на рисунке 2.13.


РС – рабочая станция;

СР – сервер;

К– коммутатор.

Рисунок 2.13 – Схема расположения рабочих станций в отделах


2.2.3.1 Вертикальная и горизонтальная разводка кабеля

Горизонтальная и вертикальная разводка кабеля для всех отделов представлена на рисунке (2.14) и (2.15).


2.2.3.2 Расчет количества кабеля

Расчет необходимого количества кабеля осуществляется по формуле (2.1):


Sum= (L0+L1+L2+L3+L4+(L5×20))×4, (2.1)


где Sum – необходимое количество кабеля,

L0 – расстояние от ПК 1 до К; L0=3+1+1+2,1=7,1 м;

L1 – расстояние от ПК 2 до К; L1=3+1+1+2,1=7,1 м;

L2 – расстояние от ПК 3 до К; L2=2,1 м;

L3 – расстояние от ПК 4 до К; L3=1 м;

L4 – расстояние от ПК 5 до К; L4=2,1 м ;

L5 – запас кабеля; L7=2 м.

Подставив значения в формулу (2.1) получим:


Sum =(7,1+7,1+2,1+1+2,1+ (2×20))×4=237,6 м.


Расчет количества кабель-канала производится аналогично расчету кабеля. Количество кабель-канала Sum1 можно рассчитать по формуле (2.2):


Sum1 = (L0+L1)×4, (2.2)

  • Где L0 – расстояние от ПК 1 до К; L0=7,1 м;

  • L1 – расстояние от К до ПК 2; L1=7,1 м;

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.2) получено:


Sum1 =(7,1+7,1)×4=56,8 м.


Рисунок 2.15 – Вертикальная разводка кабеля


Рисунок 2.14 – Горизонтальная разводка кабеля


2.3 Расчет производительности сети


2.3.1 Расчет пропускной способности сети Gigabit Ethernet

Расчет производится для скорости передачи данных 1000 Мбит/с, которую обеспечивают сети Gigabit Ethernet. Размер кадра в байтах минимальный NКMIN1, байт и максимальный NКMAX1, байт определяют по формулам:


, (2.3)


, (2.4)


где NСЛ – служебная информация в кадрах Gigabit Ethernet, байт; NСЛ = 26 байт;

NПMIN – минимальный размер поля данных кадра, байт; NПMIN = 512 байт;

NПMAX – максимальный размер поля данных кадра, байт; NПMAX = 1500 байт;

NПЗ – пауза между кадрами, байт; NПЗ = 12 байт.

Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.3) и (2.4), получено:

байт,

байт.

Так как один байт равен восьми битам, рассчитывают минимальный размер кадра в битах NKMIN2 и максимальный размер кадра в битах NKMIN2:


бит, (2.5)

бит. (2.6)


Пропускную способность NПР, бит определяют по формуле:


, (2.7)


где N1 – количество бит в одном килобите; N1 = 1024;

N2 – количество килобит в одном мегабите; N2 = 1024;

KПР – коэффициент скорости передачи данных; KПР = 1000.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.7) получено:

бит.

Период следования кадров при минимальном размере кадра TКMIN , мкс и при максимальном размере кадра TКMAX, мкс определяют по формулам:



, (2.8)

, (2.9)


где NKMIN2 – минимальный размер кадра в битах; NKMIN2 = 4400 бит;

NKMAX2 – максимальный размер кадра в битах; NKMAX2 = 12304 бит;

NПР – пропускная способность, бит; NПР = 1048576000 бит;

KМКС – количество микросекунд в одной секунде; KМКС = 106.

Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.8) и (2.9), получено:


мкс,

мкс.


Частоту следования кадров при минимальном размере кадра FКMIN , кадр/с и частоту следования кадров при максимальном размере кадра FКMAX, кадр/с определяют по формулам:


, (2.10)

, (2.11)


где NПР – пропускная способность, бит; NПР = 1048576000 бит;

NKMIN2 – минимальный размер кадра в битах; NKMIN2 = 4400 бит;

NKMAX2 – максимальный размер кадра в битах; NKMAX2 = 12304 бит.


Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.10) и (2.11), получено:


кадр/с,

кадр/с.


Полезную пропускную способность кадров при минимальном размере кадра РMIN1, бит/с и при максимальном размере кадра РMAX1, бит/с определяют по формулам:


, (2.12)

, (2.13)


где FКMIN – частота следования кадров при минимальном размере кадра, кадр/с;

FКMIN = 238313 кадр/с;

FКMAX – частота следования кадров при максимальном размере кадра, кадр/с;

FКMAX = 85222 кадр/с;

NПMIN – минимальный размер поля данных кадра, байт; NПMIN = 512 байт;

NПMIN – максимальный размер поля данных кадра, байт; NПMAX = 1500 байт;

KББ – количество бит в байте; KББ = 8.

Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.12) и (2.13), получено:



бит/с,

бит/с.


Полезную пропускную способность при минимальном размере кадра РMIN2, Мбит/с, и полезную пропускную способность при максимальном размере кадра РMAX2, Мбит/с, определяют по формулам:


, (2.14)

, (2.15)


где N1 – количество бит в одном килобите; N1 = 1024;

N2 – количество килобит в одном мегабите; N2 = 1024.

Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.14) и (2.15), получено:


Мбит/с,

Мбит/с.


Все данные расчетов приведены в таблице 2.1.


Таблица 2.1 – Пропускная способность для кадров минимального и максимального размера Gigabit Ethernet

Наименование

Единицы измерения

Минимальный кадр

Максимальный кадр

Размер кадра

байт

512

1500

Размер служебной информации

байт

26

26

«Размер» паузы между кадрами

байт

12

12

Итоговый размер кадра

байт

550

1538

Итоговый размер кадра

бит

4400

12304

Пропускная способность

бит

1048576000

1048576000

Период следования кадров

мкс

4,2

11,73

Частота следования кадров

кадр/с

238313

85222

Полезная пропускная способность (бит)

бит/с

976130048

1022664000

Полезная пропускная способность (Мбит)

Мбит/с

931

975


Расчет производится для скорости передачи данных 100 Мбит/с, которую обеспечивают сети Fast Ethernet. Размер кадра в байтах минимальный байт и максимальный байт определяют по формулам (2.3) и (2.4).

Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.3) и (2.4), получено:


байт,

байт.


Так как один байт равен восьми битам, рассчитывают минимальный размер кадра в битах NKMIN2 и максимальный размер кадра в битах NKMIN2:


бит,

бит.


Пропускную способность NПР, бит определяют по формуле (2.7).


Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.7) получено:


бит.


Период следования кадров при минимальном размере кадра TКMIN , мкс и при максимальном размере кадра TКMAX, мкс определяют по формулам (2.8) и (2.9).

Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.8) и (2.9) получено:


мкс,

мкс.


Частоту следования кадров при минимальном размере кадра , кадр/с и при максимальном размере кадра , кадр/с определяют по формулам (2.10) и (2.11):

Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.10) и (2.11) получено следующее:


кадр/с,

кадр/с.


Полезную пропускную способность кадров при минимальном размере кадра РMIN1, бит/с и при максимальном размере кадра РMAX1, бит/с определяют по формулам (2.12) и (2.13).


Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.12) и (2.13) получено:


бит/с,

бит/с.


Полезную пропускную способность при минимальном размере кадра РMIN2, Мбит/с, и полезную пропускную способность при максимальном размере кадра РMAX2, Мбит/с, определяют по формулам (2.14) и (2.15):

Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.14) и (2.15) получено:


Мбит/с,

Мбит/с.


Все данные расчетов приведены в таблице 2.1.


Таблица 2.1 – Пропускная способность для кадров минимального и максимального размера Fast Ethernet

Наименование

Единицы измерения

Минимальный кадр

Максимальный кадр

Размер кадра

байт

46

1500

Размер служебной информации

байт

26

26

«Размер» паузы между кадрами

байт

12

12

Итоговый размер кадра

байт

84

1538

Итоговый размер кадра

бит

672

12304

Пропускная способность

бит

104857600

104857600

Наименование

Единицы измерения

Минимальный кадр

Максимальный кадр

Период следования кадров

мкс

6,4

117,3

Частота следования кадров

кадр/с

156038

8522

Полезная пропускная способность (бит)

бит/с

57421984

102264000

Полезная пропускная способность (Мбит)

Мбит/с

55

97,5


2.4 Выбор и обоснование программного обеспечения сети


Программное обеспечение (ПО) вычислительных сетей обеспечивает организацию коллективного доступа к вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение ресурсов сети с целью повышения оперативности обработки информации и максимальной загрузки аппаратных средств, а также в случае отказа и выхода из строя отдельных технических средств.


2.4.1 Операционная система

На сервере будет установлена Windows Server 2008 поскольку это довольно новая операционная система, она отлично подходит для использования на сервере и обладает следующими возможностями:

  • обладает диагностикой и устранением неполадок;

  • расширяемая модульная архитектура;

  • доступ в Интернет;

  • удобный способ подключения двух или больше ПК к корпоративным сетям или к сети Интернет;

  • легкое администрирование локальных сетей;

  • мощная система безопасности;

  • позволяет подключать переносной ПК к сети;

  • обеспечивает простой доступ к сетевым ресурсам.

Операционная система Microsoft Windows Server 2008 создана, чтобы обеспечить организации наиболее эффективной платформой для виртуализации рабочих нагрузок, поддержки приложений и защиты сетей. Она представляет собой защищенную и легко управляемую платформу для разработки и надежного размещения веб-приложений и служб. Новые полезные возможности и значительные усовершенствования в ОС Windows Server 2008 по сравнению с предыдущими версиями операционных систем будут востребованы как в небольших рабочих группах, так и в крупных вычислительных центрах.

На остальных компьютерах будет установлена Windows XP с пакетом обновления 3, это самая новая версия Windows XP и самая надежная, так же в ней множество других достоинств:

  • обеспечение защиты компьютера. Windows XP автоматически загружает из Интернета обновления для операционной системы. Кроме того, в Windows XP встроен брандмауэр (программа для защиты компьютера в локальной сети и сети Интернет), который обеспечит безопасность компьютера при использовании сетевых подключений;

  • простота и удобство настройки сетевых подключений. С помощью встроенных мастеров можно быстро и легко подключить компьютер к локальной сети, а также открыть доступ к папкам и файлам на компьютере;

  • удобный интерфейс. Windows XP имеет приятный и функциональный дизайн;

  • обеспечение конфиденциальности при использовании сети Интернет. С помощью встроенного браузера Internet Explorer 6 можно не беспокоиться за сохранность своих данных при работе в сети Интернет;

  • возможность общения с друзьями в режиме реального времени. В Windows XP включена программа Windows Messenger, с помощью которой можно обмениваться с друзьями текстовыми сообщениями;

  • восстановление системы в случае возникновения ошибки. Если в результате установки программы или по другой причине компьютер перестал работать, с помощью системы восстановления можно вернуть ему работоспособность, сохранив при этом важную информацию;

  • большие мультимедийные возможности. С помощью встроенной программы Widows Media Player можно смотреть фильмы на DVD, записывать диски, слушать музыку и многое другое;

  • простота подключения к беспроводным сетям. С помощью встроенного мастера подключения к беспроводной сети.


2.4.2 Программное обеспечение управления сетью

  • Для управления сетью и ее защиты будут использоваться программы:

  • Nod32 версии 4. NOD32 – это комплексное антивирусное решение для защиты в реальном времени. Eset NOD32 обеспечивает защиту от вирусов, а также от других угроз, включая троянские программы, черви, spyware, adware, фишинг-атаки. В решении Eset NOD32 используется патентованная технология ThreatSense, предназначенная для выявления новых возникающих угроз в реальном времени путем анализа выполняемых программ на наличие вредоносного кода, что позволяет предупреждать действия авторов вредоносных программ. В модуль защиты от вирусов и шпионских программ используется ядро сканирования на основе технологии ThreatSense. Ядро ThreatSense оптимизировано и улучшено в соответствии с требованиями новой архитектуры ESET Smart Security. Персональный брандмауэр отслеживает весь трафик между защищаемым компьютером и другими компьютерами сети. Модуль защиты от нежелательной почты ESET фильтрует нежелательную почту, повышая уровень безопасности системы и удобство использования обмена данными по электронной почтеФункция защиты документов сканирует документы Microsoft Office перед их открытием, а также проверяет файлы, автоматически загружаемые браузером Internet Explorer, например элементы Microsoft ActiveX. Устанавливается на всех станциях и сервере:

  • Traffic Inspector - сертифицированный продукт для контроля интернет-соединений и учета трафика. Позволяет создать для каждого пользователя отдельный счет, тарификацию, лимиты и ограничения по выделенному трафику и скорости. Устанавливается на сервере;

  • Colasoft Capsa – программа для мониторинга сети и анализа событий, происходящих в ней. Устанавливается на сервере.


2.4.3 Прикладные программы

Из прикладных программ на рабочих станциях будут установлены:

  • Total Commander – самый популярный файловый менеджер в мире;

  • Microsoft Office 2003 - пакет офисных приложений Microsoft Office;

  • «1С-Бухгалтерия» – универсальная программа массового назначения для автоматизации бухгалтерского учета;

  • WinRAR – это файловый архиватор для Windows;

  • Adobe Photoshop CS3 – графический редактор;

  • Light Alloy – программа для просмотра видеофайлов.

  • Nero Burning ROM 9 – один из лучших пакетов программ для записи на CD-R, CD-RW и DVD диски;

  • Opera 10.63 – удобный и быстро работающий браузер.


2.4.4 Сетевые ресурсы и сетевое окружение

Сетевое окружение – компонент операционной системы Windows, элемент рабочего стола. В графическом виде отображаются компьютеры локальной сети (если сеть присутствует).

Ресурс (ресурсы) – в общем случае средства, позволяющие с помощью определённых преобразований получить желаемый результат.

Сетевые ресурсы – это ресурсы, которые находятся внутри сети, например:

  • файлы;

  • папки;

  • документы;

  • различная информация;

  • сетевые принтеры.


2.5 Выбор и обоснование способа подключения к сети Интернет


Исходя из задания курсового проекта, обеспечение скорости доступа в Интернет со скоростью 52 Мбит/с, был выбран способ подключения через канал кабельного телевидения.


2.5.1 Тип подключения

Доступ в Интернет составляет 52 Мбит/с, для этого будем использовать технологию EuroDocsis (Euro Data Over Cable Service Interface Specification – европейский стандарт передачи данных по коаксиальному кабелю) [2]. Модем будет подключен через кабельное телевидение, а к серверу через сетевой кабель.

EuroDOCSIS регламентирует принятое для Европы распределение частот прямого и обратного канала, оговаривает работу c полосой 8 МГц.

Некоторые характеристики EuroDocsis:

  • службы: Internet Access, Interactive Set-top Box, Voice over IP;

  • базовые протоколы: Variable Length, Native IP with QoS;

  • безопасность: Baseline Privacy/Plus 56 bit DES CBC.


2.5.2 Оборудование

Для подключения к Интернету будет использоваться кабельный модем ZyXel P971M со скоростью 52 Мбит/с (рисунок 2.16) [7].



Рисунок 2.16 – Zyxel P-971M


Основные характеристики модема:

  • тип – кабельный модем;

  • способ установки – внешний;

  • скорость передачи данных (максимальная) – 52 Мбит/сек;

  • интерфейсы / коннекторы: 1 порт Fast Ethernet (разъем RJ-45) со скоростью 10/100 Мбит/с для подключения к компьютеру или Ethernet-коммутатору, кабельный WAN-интерфейс, 1 х F-коннектор.

  • внешний адаптер питания – 12 В.

В этом разделе были рассмотрены вопросы как:

  • технология построения ЛВС;

  • анализ среды передачи данных;

  • топология сети;

  • метод доступа;

  • расчет производительности сети;

  • выбор и обоснование программного обеспечения сети;

  • выбор и обоснование способа подключения к сети Интернет.


3. Технологическая часть


3.1 Инструкция по монтажу сети


3.1.1 Монтаж кабельной системы, прокладка кабель-каналов

План построения ЛВС:

  • установка кабель-канала для кабеля;

  • укладка кабеля в кабель-канал;

  • установка розеток RJ-45;

  • обжим кабеля;

  • установка оборудования;

  • подключение сетевых адаптеров;

  • установка драйверов;

  • настройка ОС.

Кабель-канал будет находиться на расстоянии 1,2 м от пола. Установка кабель-канала будет производиться с помощью саморезов. Кабель укладывается по всей длине кабель-канала. На стене чуть ниже кабель-канала устанавливаются розетки RJ-45, в тех местах, где находятся ПК. Кабель будет подключен к розеткам RJ-45 по такой же схеме, как и вилки RJ-45.

Обжим кабеля осуществляется с помощью обжимных клещей, кабель зачищается, собирается по парам, вставляется в вилку RJ-45 и обжимается с обоих концов. как показано на рисунке (3.2) и (3.3).

Полки устанавливаются сразу над кабель-каналом. На эти полки устанавливаются коммутаторы. Для установки сетевой платы ПК, для начала нужно отключить компьютер. Открыть крышку компьютера с помощью отвертки, вставить сетевую плату в разъем PCI материнской платы. Закрыть крышку ПК, подключить вилки в разъемы сетевых плат и розетки RJ-45.

Затем включить ПК. При запуске ОС, Windows должна обнаружить сетевую плату и запросить драйвер. Вставьте в дисковод диск, идущий в комплекте поставки с сетевой платой и нажмите «Далее» После того как система установит необходимый драйвер, на экране появится окно с запросом на подтверждение правильности выбора. Затем снова нажмите кнопку «Далее». Если диск с драйверами не входит в комплект поставки или же драйверы на нем старые, то можно установить драйверы из драйверной базы самого Windows. Windows после поиска подходящего драйвера, скорее всего (если сетевая плата раньше не устанавливалась), предложит список устройств. Дважды кликните на значке «Сетевые платы» (Network Adapters), далее выберете вашу модель и нажмите «Далее». Далее ОС установит подходящие для сетевой платы драйвера и попросит перезагрузить систему [5].