Информационная сеть предприятия ТОО "Маэк Казатомпром"
Разработка информационной локальной сети предприятия "Маэк Казатомпром", состоящей из двух проводных и одного беспроводного сегмента. Соединение беспроводных сегментов между собой. Выбор структуры сети, энергетический расчет беспроводного канала связи.
Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 22.09.2018 |
Размер файла | 3,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к выпускной квалификационной работе
На тему:
Информационная сеть предприятия ТОО «Маэк Казатомпром»
ЗАДАНИЕ
на выпускную квалификационную работу
Студенту Гребенкову Антону Георгиевичу
Тема выпускной квалификационной работы: Информационная сеть предприятия ТОО «Маэк Казатомпром»
утверждена приказом по вузу № 9от 15.01.2017г.
1. Срок сдачи студентом законченного работы20.06.2017
Исходные данные к выпускной квалификационной работе
Разработать беспроводную информационную сеть для предприятия ТОО «Маэк Казатомпром»
Исходные данные к проекту Спроектировать информационную сеть ООО «Маэк Казатомпром» с возможностью беспроводного доступа пользователей к ее сегментам. Сеть предназначена для обмена___ информационными потоками между структурными подразделениями предприятия.______ Предприятие располагается в двух помещениях: офисном здании, расположенном в центре города и производственным участком, находящимся в промзоне на расстоянии 3 км от офиса.
Необходимо обеспечить возможность связи организации с контрагентами по сети , а также связь между сегментами сети, развернутями в офисном здании и на производственном участке. Сеть_____ должна обеспечивать скорость обмена информацией между структурными_____________ подразделениями не менее 10 Мбит/с. Допустимая вероятность ошибки - 10-6____
4.Содержание расчетно-пояснительной записки (перечь подлежащих разработке вопросов)
1. Анализ технического задания._
2. Выбор физической и логической топологии сети и расчет основных параметров.
3. Функциональная схема сети._______________________
4. Выбор и обоснование беспроводных компонентов сети и их размещение на объекте._
5. Энергетический расчет беспроводного канала
5. Принципиальная электрическая схема усилителя мощности для беспроводного конала.
6. Настройка беспроводного канала.______________________
7. Технико-экономическое обоснование разработки.__
8. Безопасность и экологичность проекта
5.Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)
1. Анализ технического задания (1 слайд)
2. Схема топологии сети (1 слайд);
3. Функциональная схема сети (1 слайд).
4. Принципиальная электрическая схема усилителя (1 слайд).
5.Результаты измерений уровней сигналов в беспроводном сегменте (1 слайд).
6. Технико-экономическое обоснование (1 слайд).
7. Безопасность и экологичность разработки (1 слайд)._
2. Консультанты по работе (с указанием относящихся к ним разделов):
5.1. По разделу безопасности и экологочности -
Сербулова Т.Н.
5.2. По технико-экономическому обоснованию
к.т.н., доцент Курданов М.Д.
Дата выдачи задания .2018г.
Руководительк.т.н. доцент Шеболков В.В.
(подпись) (Ф. И. О)
Задание принял к исполнению (дата) 2018г.
Подпись студента___________________________Гребенков А. Г.
РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа содержит 75 страниц машинописного текста, 18 рисунков, 16 таблиц.
В выпускной квалификационной работе разработана информационная локальная сеть предприятия ТТО «Маэк Казатомпром», состоящая из двух проводных и одного беспроводного сегмента. Беспроводные сегменты соединены между собой беспроводным каналом. Выбрана структура сети, ее аппаратура, проведен энергетический расчет беспроводного канала связи.
В выпускной квалификационной работе дано технико-экономическое обоснование разработке, рассмотрены вопросы безопасности и ее экологичности.
СОДЕРЖАНИЕ
беспроводной сеть энергетический связь
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
1.1 Постановка задачи разработки
1.2 Обзор возможных технических решений
1.2.1 Характеристика беспроводного стандарта 802.11
1. 3 Требования к сетям семейства стандартов 802.11
1.4 Энергетический расчет беспроводной линии связи
2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СЕТИ И ЕЕ КОМПОНЕНТЫ
2.1 Топология и структура сети
2.2 Логическая структуризация сети
2.3 Физическая топология локальных сегментов сети
2.4 Методика расчета конфигурации сети Ethernet
3. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ
4. ДИАГНОСТИКА УРОВНЯ СИГНАЛА В СЕТИ
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ
5.1. Расчет капитальных вложений
5.2 Эксплуатационные расходы
5.3 Экономическая эффективность разработанной информационной сети
6. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ РАЗРАБОТКИ
6.1 Принципы организации безопасности разработки и ее эксплуатации
6.2 Меры безопасности при работе на ПЭВМ
6.3 Пожарная безопасность
6.4 Экологичность проекта
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
В мире телекоммуникаций разрабатывалось огромное количество различных телекоммуникационных технологий , однако большинство из них так и не были востребованы. Технология беспроводного доступа Wi-Fi - разработана сравнительно недавно и начала широко продолжает использоваться. Другими словами, Wi-Fi довольно быстро перешла от разработки к широкому использованию. Это произошло по двум основным причинам:
- она предоставляет людям то, что им нужно - беспроводной доступ в Интернет, который становится доступным из многих публичных и частных мест;
- для того, чтобы использовать технологию Wi-Fi, не нужно большого вложения средств.
Wi-Fi - это одна из форм беспроводной локальной сети. Беспроводная сеть (WLAN - Wireless Local Area Network) - это система передачи данных, разработанная для обеспечения доступа к сети независимо от местоположения пользователя, так как соединение осуществляется с помощью радиоволн.
Беспроводная сеть является последним звеном между существующей проводной сетью и конечной группой клиентов, предоставляя им полноценный доступ к ресурсам и услугам корпоративной сети внутри здания, между конференц-залами или внутри университетского городка. Популярность беспроводных сетей доступа стандартов 802.11a/b/g привела к созданию нового направления на рынке организации услуг доступа в Интернет - организация публичных зон доступа или Hotspot'ов, - мест, где имеется высокоскоростной беспроводной (по радиоканалу) доступ в сеть Интернет. Публичная Wi-Fi сеть - это по существу то же самое, что и проводная сеть, однако конечным ее звеном является Интернет, а не корпоративная сеть.
Беспроводные сети, обладают, по сравнению с традиционными проводными сетями, немалыми преимуществами, главным из которых, являются:
- простота развертывания;
- гибкость архитектуры сети, когда обеспечивается возможность динамического изменения топологии сети при подключении, передвижении и отключении мобильных пользователей без значительных потерь времени;
- быстрота проектирования и реализации, что критично при жестких требованиях ко времени построения сети.
Так же, беспроводная сеть не нуждается в прокладке кабелей (часто требующей штробления стен).
В то же время беспроводные сети на современном этапе их развития не лишены серьёзных недостатков. Прежде всего, это низкая, по сегодняшним меркам, скорость соединения, которая к тому же серьёзно зависит от наличия преград и от расстояния между приёмником и передатчиком.
Один из способов увеличения радиуса действия беспроводной сети заключается в создании распределённой сети на основе нескольких точек беспроводного доступа. При создании таких сетей появляется возможность превратить весь офис в единую беспроводную зону и увеличить скорость соединения вне зависимости от количества стен (преград) в офисе.
Аналогично решается и проблема масштабируемости сети, а использование внешних направленных антенн позволяет эффективно решать проблему препятствий, ограничивающих сигнал.
Целью данной работы является проектирование сети беспроводного доступа на предприятии ТОО «Маэк Казатомпром», с целью обеспечения обмена информацией между структурными подразделениями предприятия одно из которых (производственный участок) удалено от офисного здания на расстояние 3 км.
1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
1.1 Постановка задачи разработки
В соответствии с техническим заданием необходимо разработать информационную сеть для предприятия ТОО «Маэк Казатомпром». Сеть предназначена для обмена информационными потоками между структурными подразделениями предприятия. При этом особенность разрабатываемой сети является то, что предприятие «Маэк Казатомпром» состоит из двух структурных подразделений, одно из которых (офис) расположен в центральной части города Актау, а второе (производственный отдел) в промзоне. Структурные подразделения удалены друг от друга на расстояние 3 км, при этом в месте расположения производственного отдела нет возможности подключиться к стационарному интернет-каналу. При проектировании ставилась задача саздания единой информационной сети. Схема информационных потоков на предприятии представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 Схема информационных потоков предприятия
В подразделениях предприятия установлены рабочие станции (стационарные компьютеры) с сетевыми картами стандарта Ethernet
Организация расположена в арендуемом здании на первом этаже, производственный отдел расположен в отдельно стоящем здании, удаленном от административного на 3 км. Максимальное удаление структурных подразделений друг от друга - 50 м.
Необходимо обеспечить связь организации с контрагентами и друг с другом по сети Интернет. Сеть должна обеспечивать скорость обмена информацией между структурными подразделениями не менее 10 Мбит/с. Допустимая вероятность ошибки - 10-6.
В соответствии с особенностями этого предприятия наиболее рациональным представляется следующее решение: создать два автономных локальных проводных сегмента сети и объединить их меду собой беспроводным каналом. Это позволит также решить задачу доступа мобильных рабочих станций к проектируемой информационной сети.
1.2 Обзор возможных технических решений
1.2.1 Характеристика беспроводного стандарта 801.11
802.11 - это беспроводной стандарт, известный под именем Wi-Fi (wireless fidelity). До 1999 года эта технология использовалась лишь радиолюбителями, однако сейчас наблюдается взрывной рост ее популярности.
Беспроводная базовая станция Wi-Fi называется точкой доступа, или хот спот (от англ. hot spot). Точка доступа подключена к наземной линии связи с сетью Интернет (например, с помощью DSL).
802.11 - полудуплексный протокол. Пользователи могут либо пересылать, либо принимать информацию, но не могут делать этого одновременно. Это делает Wi-Fi похожим на электронную почту. Существующие частотные диапазоны - 0,9, 2,4, 3,6 и 5 ГГц.
Для работы системы 802.11 должно быть в наличии два компонента:
- беспроводной терминал, которым может быть ноутбук, оснащенной сетевой картой с интерфейсом 802.11, карманный компьютер с такой же картой или любое другое устройство с возможностью работы в стандарте 802.11;
- точка доступа (Access Point - AP), она же хот спот, которая представляет собой мост между абонентом беспроводной сети и Интернетом.
Беспроводные сетевые адаптеры (wireless NIC) могут быть представлены в двух основных формах: PC-карты для ноутбуков и карты с интерфейсом USB для подключения к стационарным компьютерам. Однако производятся еще и PCI-карты, которые могут быть вставлены пользователем в слот PCI компьютера. PCI - это стандарт для подключения периферийных устройств. Он был разработан компанией Intel и осуществляет взаимодействие между процессором и периферийными устройствами компьютера, обеспечивая достаточно высокое быстродействие. PCI является дальнейшим развитием карт расширения ISA, которые использовались в уже достаточно старых компьютерах. Адаптеры для слота PCI являются достаточно привередливыми при работе с новейшими операционными системами. Для корректной работы гораздо проще приобрести USB-версию карты Wi-Fi.
Точка доступа не нужна для коммуникации двух компьютеров. Она необходима для создания коммуникаций между проводными и беспроводными сетями. Чем больше расстояние между двумя беспроводными терминалами и чем больше стен между ними, тем больше будет происходить ослабление сигнала. Для эффективного использования этой технологии пользователи не должны быть удалены на слишком большое расстояние и между ними должны быть минимальное количество препятствий. На рисунке 2 изображена типичная конфигурация хот спота.
Рисунок 1.2. Типичная точка доступа Wi-Fi, известная как хот спот
Изначально стандарт IEEE 802.11 предполагал возможность передачи данных по радиоканалу на скорости не более 1 Мбит/с и, опционально, на скорости 2 Мбит/с. Стандарт 802.11b был разработан для функционирования в диапазоне 2,4 ГГц, который использовался для промышленных, медицинских и научных нужд (industrial, scientific medical - ISM) с применением технологии прямого распространения спектра. Скорость - 11 Мбит/с.
Стандарт 802.11a был разработан для функционирования в диапазоне 5 ГГц. В отличие от 802.11b стандарт 802.11a использовал не традиционное прямое распространение спектра, а схему частотного деления с мультиплексированием, которая наилучшим образом подходит для использования в офисах. Стандарт 802.11a, который поддерживает скорости передачи данных до 54 Мбит/с, эквивалентен стандарту Fast Ethernet, так же, как и 802.11b. Как и в обычном Ethernet, идентификация устройств осуществляется по MAC-адресу.
В стандарте 802.11 определены три физических уровня, включающие две радиотехнологии распространения спектра и инфракрасную спецификацию. Радиостандарты работают в пределах ISM частотного диапазона, который признан международными регулирующими агентствами типа FCC (США), European Telecom Standards Institue (ETSI) и MKK (Япония) для нелицензируемого использования радио. Диапазон 2,4 ГГц ISM является нелицензируемым, так как устройства и услуги используют нелицензируемый спектр и работают на низкой мощности, радиус их действия эквивалентен низкомощным радиопередачам (то есть не более 100 м). Низкая дальность действия снижает вероятность возникновения интерференции, либо исключает ее. Продукция, использующая технологию 802.11, не нуждается в каком-либо лицензировании или получении разрешения на использование.
Wi-Fi породил множество вспомогательных стандартов, которые стали результатом развития этой популярной технологии. Большинство беспроводных стандартов пришли из IEEE, чья категория 802.11 охватывает многие специфические области беспроводных технологий. Однако Рабочая Группа по Инженерным Проблемам Интернета (Internet Engineering Task Force - IETF), Wi-Fi Alliance и индустриальная группа WiMAX разработали дополнительные стандарты:
- 802.11n - увеличение скорости передачи данных (600 Мбит/c). 2,4-2,5 или 5 ГГц. Обратная совместимость с 802.11a/b/g;
- 802.11i - улучшенная безопасность, использует динамически меняющиеся ключи шифрования вместо статических;
- 802.11g - 54 Мбит/c, 2,4 ГГц стандарт (обратная совместимость с b);
- 802.11e - определение уровней поляризации и обеспечение основных уровне QoS для передачи данных, голоса и видеотрафика;
- 802.11f - взаимодействие между точками доступа на втором уровне роуминга, однако не поддерживает роуминг между различными сегментами беспроводной сети;
- 802.11r - поддержка передачи сигнала для быстрого роуминга между точками доступа, включая ключи аутентификации, разрешая быстрый роуминг, который поддерживает голосовые передачи при одновременной передаче данных по беспроводным каналам связи;
- 802.11f - проводное соединение точек доступа, возможность создать кольцевую сеть.
1.3 Требования к сетям семейства стандартов 802.11
Характеристики самых популярных стандартов 802.11 приведены в таблице 1.
Таблица 1.1- Характеристики стандартов 802.11
Стандарт |
Частота, ГГц |
Реальная скорость передачи, Мбит/с |
Максимальная скорость передачи, Мбит/с |
Радиус покрытия |
|
802.11b |
2.4 |
5 |
11 |
~30 м (внутри) ~100 м (снаружи) |
|
802.11a |
5 |
20 |
54 |
~35 м (внутри) ~110 м (снаружи) |
|
802.11g |
2.4 |
20 |
54 |
~35 м (внутри) ~110 м (снаружи) |
|
802.11n |
2.4 |
150 |
480 |
~70 м (внутри) ~160 м (снаружи) |
Радиус покрытия во многом зависит от точки доступа. По стандарту он составляет примерно 35 метров внутри помещения и около 100 метров снаружи. Но современные точки доступа позволяют охватывать значительно большую территорию. В наше время стандарт 802.11a используется не так часто из-за стандартизации 802.11b и внедрения 802.11g. Эти стандарты работают на частоте 2,4 ГГц, но это не означает, что рабочая частота именно 2,400 ГГц - сеть может использовать диапазон частот 2,400-2,4835 ГГц. В таком диапазоне частот работают Wi-Fi-сети в Европе и США. Рабочая частота определяется радиоканалом, на котором она работает.
Таблица 1.2. Распределение беспроводных каналов (для 802.11b и 802.11g)
Канал |
Частота, ГГц |
Канал |
Частота, ГГц |
|
1 |
2,412 |
8 |
2,447 |
|
2 |
2,417 |
9 |
2,452 |
|
3 |
2,422 |
10 |
2,457 |
|
4 |
2,427 |
11 |
2,462 |
|
5 |
2,432 |
12 |
2,467 |
|
6 |
2,437 |
13 |
2,472 |
|
7 |
2,442 |
14 |
2,484 |
Когда сигнал проходит вдоль канала связи, его амплитуда уменьшается, поскольку физическая среда сопротивляется потоку электрической или электромагнитной энергии. Этот эффект известен как затухание сигнала. Затухание распространения сигнала в различных средах приведены в таблице 3.
Таблица 1.3.- Затухание в среде распространения сигнала
Наименование |
Ед. изм. |
Значение |
|
Окно в кирпичной стене |
дБ |
2 |
|
Стекло в металлической раме |
дБ |
6 |
|
Офисная стена |
дБ |
6 |
|
Железная дверь в офисной стене |
дБ |
7 |
|
Железная дверь в кирпичной стене |
дБ |
12,4 |
|
Деревянная стена |
дБ |
10 |
|
Межкомнатная стена (15,2 см) |
дБ |
15 |
|
Несущая стена (30,5 см) |
дБ |
20-25 |
|
Бетонный пол/потолок |
дБ |
15 - 25 |
|
Стекло |
дБ |
3- 20 |
|
Дождь и туман |
дБ/км |
0,02 - 0,05 |
|
Деревья |
дБ/м |
0,35 |
1.4 Энергетический расчет беспроводной линии связи
Необходимо выполнить расчет дальности беспроводной линии связи. Без вывода приведём формулу для расчёта дальности. Она берётся из инженерной формулы расчёта потерь в свободном пространстве:
FSL = 33 + 20(lg F + lg D)(1.1)
где FSL (free space loss) - потери в свободном пространстве (дБ);
F - центральная частота канала на котором работает система связи (МГц);
D - расстояние между двумя точками (км).
FSL определяется суммарным усилением системы. Оно считается следующим образом:
YдБ = P(t,дБмВт) + G(t,дБu) + G(r,дБu) - P(min,дБмВт) - L(t,дБ) - L(r,дБ) (1.2)
где
P(t,дБмВт) - мощность передатчика;
G(t,дБu) - коэффициент усиления передающей антенны;
G(r,дБu) - коэффициент усиления приемной антенны;
P(min,дБмВт) - чувствительность приемника на данной скорости;
L(t,дБ) - потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах передающего тракта;
L(r,дБ) - потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах приемного тракта.
Для каждой скорости приемник имеет определенную чувствительность. Для небольших скоростей (например, 1-2 Мб) чувствительность наименьшая: от -90 дБмВт до -94 дБмВт. Для высоких скоростей чувствительность намного выше. В качестве примера в таблице 4 приведены несколько характеристик для стандартов 802.11a,b,g.
Таблица 1.4. Зависимость чувствительности от скорости передачи данных
Скорость |
Чувствительность |
|
54 Мбит/с |
-66 дБмВт |
|
48 Мбит/с |
-71 дБмВт |
|
36 Мбит/с |
-76 дБмВт |
|
24 Мбит/с |
-80 дБмВт |
|
18 Мбит/с |
-83 дБмВт |
|
12 Мбит/с |
-85 дБмВт |
|
9 Мбит/с |
-86 дБмВт |
|
6 Мбит/с |
-87 дБмВт. |
В зависимости от марки радио-модулей максимальная чувствительность может немного варьироваться. Ясно, что для разных скоростей максимальная дальность будет разной.
FSL вычисляется по формуле:
FSL = YдБ - SOM (1.3)
где
SOM (System Operating Margin) - запас в энергетике радиосвязи (дБ).
Учитывает возможные факторы, отрицательно влияющие на дальность связи, такие как:
- температурный дрейф чувствительности приемника и выходной мощности передатчика;
- всевозможные погодные аномалии: туман, снег, дождь;
- рассогласование антенны, приемника, передатчика с антенно-фидерным трактом.
Параметр SOM обычно берётся равным 10 дБ. Считается, что 10-ти децибельный запас по усилению достаточен для инженерного расчета.
Центральная частота канала берется из таблицы 2.
В итоге получим формулу дальности связи:
(1.4)
Необходимо найти расстояние, на котором будет стабильно работать связь на скорости 10 Мбит/с для точки доступа DIR-651. Ее паспортная характеристика:
Мощность передатчика DIR-651: 16 дБмВт;
Чувствительность DIR-651 на скорости 10 Мбит/с: -82 дБмВт;
Коэффициент усиления штатной антенны DIR-651: 2 дБи.
Потерь в антенно-фидерном тракте, т.е. между беспроводными точками и их антеннами, нет.
Расчет выполнялся в следующем порядке.
1. Найдем расстояние на скорости 10 Мбит/с.
Параметр FSL равен
FSL=16+2-(-82)-10=90 дБ.
По формуле (1.4) находим дальность работы беспроводного оборудования на данной скорости (в качестве примера возьмем третий канал):
км ?292 м
Такая дальность возможна при прямой видимости между антеннами приемника и передатчика, но так как проектируемая сеть располагается в помещении, - нужно учесть межкомнатные стены, двери и оконные проемы. Затухание сигнала в различных средах приведено в таблице 3.
Теперь необходимо произвести расчет мощности передатчика для линии связи «административное здание - производственный цех». Здесь дальность работы - 3 км. Вычислим мощность передатчика, используя равенство:
2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СЕТИ И ЕЕ КОМПОНЕНТЫ
2.1 Топология и структура сети
Топология сети определяется размещением узлов в сети и связей между ними. Из множества возможных построений выделяют следующие структуры: звезда, кольцо, шина, дерево.
1. Звезда - топология сети, в которой соединения между станциями или узлами устанавливаются через концентратор.
Рисунок 2.1. Топология типа «звезда»
Каждый компьютер через сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству. Все сообщения проходят через центральное устройство, которое обрабатывает поступающие сообщения и направляет их к нужным или всем компьютерам.
Звездообразная структура чаще всего предполагает нахождение в центральном узле специализированной ЭВМ или концентратора.
Достоинства «звезды»:
- простота периферийного оборудования;
- каждый пользователь может работать независимо от остальных;
- высокий уровень защиты данных;
- легкое обнаружение неисправностей в кабельной сети.
Недостатки «звезды»:
- выход из строя центрального устройства ведет к остановке всей сети;
- высокая стоимость центрального устройства;
- уменьшение производительности сети с увеличением числа подключенных компьютеров.
2. Кольцо - топология сети, в которой все станции соединены только с двумя соседними (слева и справа). Все данные в этой сети передаются от одной станции к другой в одном направлении. Каждая станция работает как повторитель.
Рисунок 2.2. Кольцевая топология
Все компьютеры соединяются друг с другом в кольцо. Здесь пользователи сети равноправны, информация передается в одном направлении. Кольцевая сеть требует специальных повторителей, которые, приняв информацию, передают ее дальше как бы по эстафете; копируют в свою память (буфер), если информация предназначается им; изменяют некоторые служебные разряды, если это им разрешено. Информацию из кольца удаляет тот узел, который ее послал.
Достоинства «кольца»:
- отсутствие дорогого центрального устройства;
- легкий поиск неисправных узлов;
- отсутствует проблема маршрутизации;
- пропускная способность сети разделяется между всеми пользователями, поэтому все они гарантированно получают последовательно доступ к сети;
- простота контроля ошибок.
Недостатки «кольца»:
- трудно включить в сеть новые компьютеры;
- каждый компьютер должен активно участвовать в пересылке информации; для этого нужны ресурсы, чтобы не было задержек в основной работе этих компьютеров;
- время отклика в кольце зависит от числа подключенных к нему станций - чем их больше, тем длительнее задержка передаваемых данных;
- в случае выхода из строя хотя бы одного компьютера или отрезка кабеля вся сеть парализуется. Однако большинство сетей, основанных на этой топологии, имеют средства автоматического восстановления после отказа узла. Например, в сетях Token Ring и FDDI неисправная рабочая станция просто исключается из кольца, так что соседние с ней станции соединяются напрямую. В этих сетях также предусмотрены средства восстановления магистрального кабеля между концентраторами.
3. Общая шина - топология сети, все станции которой подсоединены к одному кабелю. Каждая станция принимает сигналы, переданные любой другой станцией, распознает предназначенные ей пакеты и имеет возможность проигнорировать к ней не относящиеся.
Рисунок 2.3. Топология типа «общая шина»
Общая шина наиболее широко распространена в локальных вычислительных сетях. Она предполагает использование одного кабеля (шины), непосредственно к которому подключаются все компьютеры сети. В данном случае кабель используется всеми станциями по очереди, т.е. шину может захватить в один момент только одна станция. Доступ к сети (кабелю) осуществляется путем «состязания» между пользователями. В сети принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать данные. Возникающие конфликты разрешаются соответствующими протоколами. Информация передается на все станции сразу.
Достоинства «общей шины»:
- простота построения сети;
- сеть легко расширяется;
- эффективно используется пропускная способность канала;
- повышенная надежность, поскольку выход из строя отдельных компьютеров не нарушает работу сети в целом.
Недостатки «общей шины»:
- ограниченная длина шины;
- нет автоматического подтверждения приема сообщений;
- возможность возникновения столкновений (коллизий) на шине, когда пытаются передать информацию сразу несколько станций;
- низкая защита данных;
- выход из строя какого-либо отрезка кабеля ведет к нарушению работоспособности сети;
- трудность нахождения места обрыва.
4. Дерево - топология сети с более чем двумя оконечными и по крайней мере двумя промежуточными узлами. В такой сети между любыми двумя узлами существует только один путь.
Рисунок 2.4. Древовидная топология
Эта структура позволяет объединять несколько сетей, в том числе с разными топологиями, или разбить одну большую сеть на ряд подсетей.
Разбиение на сегменты позволяет выделить подсети, в пределах которых идет интенсивный обмен между станциями, разделить потоки данных и увеличить, таким образом, производительность сети в целом. Объединение отдельных сетей (ветвей) осуществляется с помощью устройств, называемых мостами или шлюзами. Шлюзы применяются в случае соединения сетей, имеющих различную топологию и различные протоколы. Мосты объединяют сети с одинаковой топологией, но могут преобразовывать протоколы.
Для построения компьютерной сети, т.е. для организации передачи информации между компьютерами, используется сетевое оборудование. Сетевое оборудование бывает активным и пассивным. Активным называется оборудование, обладающим неким «интеллектом», или же способное выполнять более широкий спектр задач - например, коммутатор (switch), маршрутизатор (router). Пассивное же оборудование выполняет чаще всего одну примитивную задачу. К такому оборудованию относят кабели (например, коаксиальный или витая пара), розетки, повторители, концентраторы (hub). Рассмотрим подробнее компоненты сети.
Сетевой концентратор, или хаб, работает на первом (физическом) уровне сетевой модели, ретранслируя входящий сигнал с одного из портов на все остальные (подключенные) порты. Затем каждый компьютер (порт) анализирует заголовки пакета, в которых указан компьютер-получатель. Если адрес компьютера совпадает с адресом получателя, компьютер принимает пакет, в противном случае - игнорирует его. Таким образом, использование хаба приводит к «брожению» в сети паразитного трафика. По сути, хаб является обычным многопортовым повторителем (усилителем) сигналов. И чем больше сеть, тем медленнее она работает в случае использование концентратора, поскольку большое число компьютеров постоянно получает «не свои» пакеты данных.
Кроме того, поскольку хаб отправляет данные каждому компьютеру сети, возникает опасность перехвата данных. Существуют специальные программы, переводящие сетевой адаптер в режим мониторинга, в котором он осуществляет принятие всех данных - даже тех, которые не адресованы этому компьютеру.
Единственное преимущество хаба - низкая стоимость - было актуально лишь в первые годы развития сетей Ethernet. По мере совершенствования и удешевления электронных микропроцессорных компонентов преимущество концентратора полностью сошло на нет, так как стоимость вычислительной части коммутаторов и маршрутизаторов составляет лишь малую долю на фоне стоимости разъемов, разделительных трансформаторов, корпуса и блока питания, общих для концентратора и коммутатора.
Коммутатор (свитч), в отличие от концентратора, хранит в памяти таблицу коммутации, в которой указывается соответствие МАС-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом он анализирует фреймы (кадры) и, определив МАС-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу на некоторое время. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, МАС-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если МАС-адрес хоста-получателя не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты, за исключением того, с которого он был получен. Со временем коммутатор строит таблицу для всех активных МАС-адресов, в результате трафик локализуется. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные ее сегменты от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.
Для проектирования рассматриваемой сети наиболее подходящим вариантом топологии сети является типа «звезда», поскольку ее достоинства в наибольшей мере отвечают требованиям сети на данном предприятии. Ввиду приведенных выше обоснований, для соединения узлов использованы коммутаторы. Структурная схема сети представлена на рисунке 2.5. Сеть состоит из двух проводных сегментов, первый из которых расположен в центральном офисе, а второй на производственном участке, удаленном от центрального офиса на расстояние 3 км. Эти сегменты соединены между собой беспроводным каналом.
Сеть содержит следующие компоненты:
R - маршрутизатор (router);
Sw1-Sw3 - коммутаторы (switch);
Д1,Д2, Б1-Б5, М1-М2, НП, С - рабочие станции (компьютеры, установленные у директора (Д1) и его заместителя (Д2), в бухгалтерии (Б1-Б2), отделе снабжения (С) и у начальника производства (НП);
ИШ - интернет-шлюз;
Тд1, Тд2 - точки доступа ;
ПП1, ПП2 - приемо-передатчики диапазона 2,4-2,5 ГГц.
Рисунок 2.5 - Структурная схема сети
Физическая структуризация сети выполнена с помощью коммутаторов Sw1-Sw3 и разделена ими на три сегмента, которые объединены с помощью маршрутизатора R. Сегмент сети, обслуживающий производственный участок, удаленный от основного офиса на расстояние 3км связан с центральным офисом с помощью радиоканала, включающего две точки доступа ТД1 и ТД2 и два приемо-передатчика.
С помощью этих точек доступа имеется возможность обслуживать мобильные рабочие станции.
2.2 Логическая структуризация сети
При построении небольших сетей, состоящих из 10-30 узлов, использование стандартных технологий на разделяемых средах передачи данных приводит к экономичным и эффективным решениям. Во всяком случае, это утверждение справедливо для очень большого числа сегодняшних сетей, даже тех, в которых передаются большие объемы мультимедийной информации, - появление высокоскоростных технологий со скоростями обмена 100 и 1000 Мбит/с решает проблему качества транспортного обслуживания таких сетей.
Эффективность разделяемой среды для небольшой сети проявляется в первую очередь в следующих свойствах:
простой топологии сети, допускающей легкое наращивание числа узлов (в небольших пределах);
отсутствии потерь кадров из-за переполнения буферов коммуникационных устройств, так как новый кадр не передается в сеть, пока не принят предыдущий - сама логика разделения среды регулирует поток кадров и приостанавливает станции, слишком часто генерирующие кадры, заставляя их ждать доступа;
простоте протоколов, обеспечившей низкую стоимость сетевых адаптеров, повторителей и концентраторов.
Однако справедливым является и другое утверждение - крупные сети, насчитывающие сотни и тысячи узлов, не могут быть построены на основе одной разделяемой среды даже такой скоростной технологии, как Gigabit Ethernet. И не только потому, что практически все технологии ограничивают количество узлов в разделяемой среде: все виды семейства Ethernet - 1024 узлами, Token Ring - 260 узлами, a FDDI - 500 узлами. Даже сеть средних размеров, состоящая из 50-100 компьютеров и укладывающаяся в разрешенный максимум количества узлов, чаще всего будет плохо работать на одной разделяемой среде.
Основные недостатки сети на одной разделяемой среде начинают проявляться при превышении некоторого порога количества узлов, подключенных к разделяемой среде, и состоят в следующем. Даже та доля пропускной способности разделяемого сегмента, которая должна в среднем доставаться одному узлу (то есть, например, 10/N Мбит/с для сегмента Ethernet с N компьютерами), очень часто узлу не достается. Причина заключается в случайном характере метода доступа к среде, используемом во всех технологиях локальных сетей. Наиболее тяжелые условия для узлов сети создает метод доступа CSMA/CD технологии Ethernet, но и в других технологиях, таких как Token Ring или FDDI, где метод доступа носит менее случайный характер и даже часто называется детерминированным, случайный фактор доступа к среде все равно присутствует и оказывает свое негативное влияние на пропускную способность, достающуюся отдельному узлу.
На рисунке 2.6 показана зависимость задержек доступа к среде передачи данных в сетях Ethernet, Token Ring и FDDI от коэффициента использования сети р, который также часто называют коэффициентом нагрузки сети. Напомним, что коэффициент использования сети равен отношению трафика, который должна передать сеть, к ее максимальной пропускной способности. Для сети Ethernet максимальная пропускная способность равна 10 Мбит/с, а трафик, который она должна передать, равен сумме интенсивностей трафика, генерируемого каждым узлом сети. Коэффициент использования обычно измеряют в относительных единицах или процентах.
Рисунок 2.6. Задержки доступа к среде передачи данных для технологий Ethernet, Token Ring и FDDI
Как видно из рисунка, всем технологиям присущ экспоненциальный рост величины задержек доступа при увеличении коэффициента использования сети, отличается только порог, при котором наступает резкий перелом в поведении сети, когда почти прямолинейная зависимость переходит в крутую экспоненту. Для всего семейства технологий Ethernet это 40-50 %, для технологии Token Ring - 60 %, а технологии FDDI- 70%.
Количество узлов, при которых коэффициент использования сети начинает приближаться к опасной границе, зависит от типа функционирующих в узлах приложений. Если раньше для сетей Ethernet считалось, что 30 узлов - это вполне приемлемое число для одного разделяемого сегмента, то сегодня для мультимедийных приложений, перекачивающих большие файлы данных, эту цифру нужно уточнять с помощью натурных или имитационных экспериментов.
Влияние задержек и коллизий на полезную пропускную способность сети Ethernet хорошо отражает график, представленный на рисунке 2.7.
Рисунок 2.7. Зависимость полезной пропускной способности сети Ethernet от коэффициента использования
При загрузке сети до 50 % технология Ethernet на разделяемом сегменте хорошо справляется с передачей трафика, генерируемого конечными узлами. Однако при повышении интенсивности генерируемого узлами трафика сеть все больше времени начинает проводить неэффективно, повторно передавая кадры, которые вызвали коллизию. При возрастании интенсивности генерируемого трафика до такой величины, когда коэффициент использования сети приближается к 1, вероятность столкновения кадров настолько увеличивается, что практически любой кадр, который какая-либо станция пытается передать, сталкивается с другими кадрами, вызывая коллизию. Сеть перестает передавать полезную пользовательскую информацию и работает «на себя», обрабатывая коллизии.
Этот эффект хорошо известен на практике и исследован путем имитационного моделирования, поэтому сегменты Ethernet не рекомендуется загружать так, чтобы среднее значение коэффициента использования превосходило 30 %. Именно поэтому во многих системах управления сетями пороговая граница для индикатора коэффициента загрузки сети Ethernet по умолчанию устанавливается на величину 30 %.
Технология Ethernet наиболее чувствительна к перегрузкам разделяемого сегмента, но и другие технологии также весьма страдают от этого эффекта, поэтому ограничения, связанные с возникающими коллизиями и большим временем ожидания доступа при значительной загрузке разделяемого сегмента, чаще всего оказываются более серьезными, чем ограничение на максимальное количество узлов, определенное в стандарте из соображений устойчивой передачи электрических сигналов в кабелях.
В результате даже сеть средних размеров трудно построить на одном разделяемом сегменте так, чтобы она работала эффективно при изменении интенсивности генерируемого станциями трафика. Кроме того, при использовании разделяемой среды проектировщик сети сталкивается с жесткими ограничениями максимальной длины сети, которые для всех технологий лежат в пределах нескольких километров, и только технология FDDI позволяет строить локальные сети, длина которых измеряется десятками километров.
2.3 Физическая топология локальных сегментов сети
Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Общее количество сетей, работающих по протоколу Ethernet в настоящее время, оценивается в 5 миллионов, а количество компьютеров с установленными сетевыми адаптерами Ethernet - в 50 миллионов.
Когда говорят Ethernet, то под этим обычно понимают любой из вариантов этой технологии. В более узком смысле Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на экспериментальной сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году. Метод доступа был опробован еще раньше: во второй половине 60-х годов в радиосети Гавайского университета использовались различные варианты случайного доступа к общей радиосреде, получившие общее название Aloha. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet версии II для сети, построенной на основе коаксиального кабеля, который стал последней версией фирменного стандарта Ethernet. Поэтому фирменную версию стандарта Ethernet называют стандартом Ethernet DIX или Ethernet II.
На основе стандарта Ethernet DIX был разработан стандарт IEEE 802.3, который во многом совпадает со своим предшественником, но некоторые различия все же имеются. В то время как в стандарте IEEE 802.3 различаются уровни MAC и LLC, в оригинальном Ethernet оба эти уровня объединены в единый канальный уровень, В Ethernet DIX определяется протокол тестирования конфигурации (Ethernet Configuration Test Protocol), который отсутствует в IEEE 802.3. Несколько отличается и формат кадра, хотя минимальные и максимальные размеры кадров в этих стандартах совпадают. Часто для того, чтобы отличить Ethernet, определенный стандартом IEEE, и фирменный Ethernet DIX, первый называют технологией 802.3, а за фирменным оставляют название Ethernet без дополнительных обозначений.
В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 имеет различные модификации - 10Base-5, l0Base-2, l0Base-T, l0Base-FL, l0Base-FB.
Большинство проектировщиков начинает разработку структурированной кабельной системы с горизонтальных подсистем, так как именно к ним подключаются конечные пользователи. При этом они могут выбирать между экранированной витой парой, неэкранированной витой парой, коаксиальным кабелем и волоконно-оптическим кабелем. Возможно использование и беспроводных линий связи.
Горизонтальная подсистема характеризуется очень большим количеством ответвлений кабеля, так как его нужно провести к каждой пользовательской розетке, причем и в тех комнатах, где пока компьютеры в сеть не объединяются. Поэтому к кабелю, используемому в горизонтальной проводке, предъявляются повышенные требования к удобству выполнения ответвлений, а также удобству его прокладки в помещениях. На этаже обычно устанавливается кроссовая панель, которая позволяет с помощью коротких отрезков кабеля, оснащенного разъемами, провести перекоммутацию соединений между пользовательским оборудованием и концентраторами/коммутаторами.
Медный провод, в частности неэкранированная витая пара, является предпочтительной средой для горизонтальной кабельной подсистемы, хотя, если пользователям нужна очень высокая пропускная способность или кабельная система прокладывается в агрессивной среде, для нее подойдет и волоконно-оптический кабель. Коаксиальный кабель - это устаревшая технология, которой следует избегать, если только она уже широко не используется на предприятии. Беспроводная связь является новой и многообещающей технологией, однако из-за сравнительной новизны и низкой помехоустойчивости лучше ограничить масштабы ее использования неответственными областями.
При выборе кабеля принимаются во внимание следующие характеристики: полоса пропускания, расстояние, физическая защищенность, электромагнитная помехозащищенность, стоимость. Кроме того, при выборе кабеля нужно учитывать, какая кабельная система уже установлена на предприятии, а также какие тенденции и перспективы существуют на рынке в данный момент.
Экранированная витая пара, STP, позволяет передавать данные на большее расстояние и поддерживать больше узлов, чем неэкранированная. Наличие экрана делает ее более дорогой и не дает возможности передавать голос. Экранированная витая пара используется в основном в сетях, базирующихся на продуктах IBM и Token Ring, и редко подходит к остальному оборудованию локальных сетей.
Неэкранированная витая пара UTP по характеристикам полосы пропускания и поддерживаемым расстояниям также подходит для создания горизонтальных подсистем. Но так как она может передавать данные и голос, она используется чаще.
Однако и коаксиальный кабель все еще остается одним из возможных вариантов кабеля для горизонтальных подсистем. Особенно в случаях, когда высокий уровень электромагнитных помех не позволяет использовать витую пару или же небольшие размеры сети не создают больших проблем с эксплуатацией кабельной системы.
Толстый Ethernet обладает по сравнению с тонким большей полосой пропускания, он более стоек к повреждениям и передает данные на большие расстояния, однако к нему сложнее подсоединиться и он менее гибок. С толстым Ethernet сложнее работать, и он мало подходит для горизонтальных подсистем. Однако его можно использовать в вертикальной подсистеме в качестве магистрали, если оптоволоконный кабель по каким-то причинам не подходит.
Тонкий Ethernet - это кабель, который должен был решить проблемы, связанные с применением толстого Ethernet. До появления стандарта 10Base-T тонкий Ethernet был основным кабелем для горизонтальных подсистем. Тонкий Ethernet проще монтировать, чем толстый. Сети на тонком Ethernet можно быстро собрать, так как компьютеры соединяются друг с другом непосредственно.
Главный недостаток тонкого Ethernet - сложность его обслуживания. Каждый конец кабеля должен завершаться терминатором 50 Ом. При отсутствии терминатора или утере им своих рабочих свойств (например, из-за отсутствия контакта) перестает работать весь сегмент сети, подключенный к этому кабелю. Аналогичные последствия имеет плохое соединение любой рабочей станции (осуществляемое через Т-коннектор). Неисправности в сетях на тонком Ethernet сложно локализовать. Часто приходится отсоединять Т-коннектор от сетевого адаптера, тестировать кабельный сегмент и затем последовательно повторять эту процедуру для всех присоединенных узлов. Поэтому стоимость эксплуатации сети на тонком Ethernet обычно значительно превосходит стоимость эксплуатации аналогичной сети на витой паре, хотя капитальные затраты на кабельную систему для тонкого Ethernet обычно ниже.
Основные области применения оптоволоконного кабеля - вертикальная подсистема и подсистемы кампусов. Однако, если нужна высокая степень защищенности данных, высокая пропускная способность или устойчивость к электромагнитным помехам, волоконно-оптический кабель может использоваться и в горизонтальных подсистемах. С волоконно-оптическим кабелем работают протоколы AppleTalk, ArcNet, Ethernet, FDDI и Token Ring, а также новые протоколы 100AnyLAN, Fast Ethernet, ATM.
Стоимость установки сетей на оптоволоконном кабеле для горизонтальной подсистемы оказывается весьма высокой. Эта стоимость складывается из стоимости сетевых адаптеров (около тысячи долларов каждый) и стоимости монтажных работ, которая в случае оптоволокна гораздо выше, чем при работе с другими видами кабеля.
Преобладающим кабелем для горизонтальной подсистемы является неэкранированная витая пара категории 5. Ее позиции еще более укрепятся с принятием спецификации 802.3аb для применения на этом виде кабеля технологии Gigabit Ethernet.
2.4 Методика расчета конфигурации сети Ethernet
Для корректной работы сети Ethernet, состоящей из сегментов различной физической природы, необходимо выполнить четыре основных условия:
- количество станций в сети не более 1024;
Максимальная длина каждого физического сегмента не более величины, определенной в соответствующем стандарте физического уровня;
- время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 575 битовых интервала;
- межкадровый интервал (Path Variability Value, PVV) при прохождении последовательности кадров через все повторители не должен быть менее 49 бит. Так как при отправке кадров конечные узлы обеспечивают начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервала, то после прохождения повторителя оно должно быть не меньше, чем 96-49=47 битовых интервала.
2.5 Расчет PDV
Таблица 5. Данные для расчета значения PDV
Рисунок 2.8. Пример сети Ethernet, состоящей из сегментов различных физических стандартов
Левый сегмент 1/ 15,3 (база) + 2 * 0,113 = 15,526
Промежуточный сегмент 2/42 + 1,5 * 0,113 = 42,1695
Промежуточный сегмент 3/ 42 + 5 * 0,113 = 42,565
Промежуточный сегмент 4/42 + 5 * 0,113 = 42,565
Промежуточный сегмент 5/ 42 + 7 * 0,113 = 42,791
Правый сегмент 6/165 + 4 * 0,113 = 165,452
Сумма всех составляющих дает значение PDV, равное 351,0685.
2.6 Расчет PVV
Таблица 6. Сокращение межкадрового интервала повторителями
Левый сегмент 1 10Base-T: сокращение в 10,5 bt.
Промежуточный сегмент 2 10Base-T: 8.
Промежуточный сегмент 3 10Base-T: 8.
Промежуточный сегмент 4 10Base-T: 8.
Промежуточный сегмент 5 10Base-T: 8.
Сумма этих величин дает значение PW, равное 42,5, что меньше предельного значения в 49 битовых интервала.
3. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ
Специфика применения некоторых зарубежных средств связи в российских условиях состоит в необходимости дополнения функциональности этих средств разнообразными приставками отечественного производства. Так, например, беспроводные системы связи стандарта IEEE802.11, выполненные в конструктиве PCMCIA карт, применяются за рубежом для подключения портативных компьютеров к сетям общедоступного и корпоративного пользования в магазинах, университетах, аэропортах, складах и т.п. Так как они предназначены для работы с портативным компьютером, их схема минимизирована по потреблению энергии, с чем связана невысокая мощность передатчика (30-100 мВт). Вследствие же относительно невысокой цены такие устройства в России применяются повсеместно для любых применений беспроводной связи. И часто их невысокая выходная мощность - это единственное, что не удовлетворяет конечного заказчика. В этом случае на сцене появляются отечественные усилители мощности, предназначенные для совместного использования с миниатюрными устройствами IEEE802.11 и позволяющие значительно поднять их выходную мощность. О проектировании и испытании одного из таких усилителей и пойдет речь в этой статье.
Обычно устройства IEEE802.11 имеют один СВЧ разъем, используемый для подключения антенны, переключение прием-передача происходит внутри устройства, так как эта система - с временным разделением. Поэтому первая проблема, которую предстояло решить при разработке усилителя мощности - это разделения каналов приема и передачи с целью усиления последнего и по возможности минимального ослабления первого. Для этого можно использовать следующий способ - использование активного переключателя.
Рисунок 3.1. Структурная схема усилителя мощности с переключателем
Особенность использования СВЧ переключатели состоит в необходимости формирования сигнала управления для переключения режимов прием-передача. Конечно, такой сигнал можно брать с самого устройства IEEE802.11, но в этом случае теряется удобство пользования усилителем, так как кроме СВЧ кабелей необходимо подключение еще одного управляющего кабеля. Кроме того, в явном виде сигнал переключения прием-передача на разъем PCMCIA не выведен. Для получения сигнала управления переключателем в разработанном усилителе применен СВЧ детектор, реализованный на диоде Шоттки типа HSMS-2850 фирмы Agilent. Диод Шоттки HSMS-2850, предназначенный для детектирования, модуляции, смешивания и деления частоты в диапазоне от 915 МГц до 5.8 ГГц на частоте 2.45 ГГц (средней рабочей частоте разработанного усилителя) обладает чувствительностью 35 мВ/мкВатт. Для согласования диода Шоттки на частоте 2.45 ГГц применена резонансная цепь, состоящая из двух полосков.
Рисунок 3.2 Внешний вид устройства
Структурная схема разработанного усилителя показана на рисунке 3.1, внешний вид - на фотографии(рисунок 3.2). В качестве активного элемента усилителя использован полевой транзистор SHF-0289 на арсениде галлия фирмы Stanford Microdevices. Этот перспективный компонент обеспечивает выходную мощность не менее 30 дБм на частоте 2.45 ГГц при входной мощности 20 дБм. Некоторым недостатком его применения можно назвать необходимость напряжения питания 8 Вольт, но как показали эксперименты, он удовлетворительно работает и при напряжении 5 Вольт, если не требовать от него полной мощности на выходе.
С выхода транзисторного усилителя усиленный сигнал передатчика поступает на СВЧ переключатель SW-438 фирмы MA-COM. Этот недорогой арсенид-галлиевый переключатель, размещенный в пластмассовом корпусе SOT-363 для поверхностного монтажа, обеспечивает малое затухание при прямом прохождении сигнала (не более 0.7 дБ на 2.4 ГГц), высокую изоляцию (не менее 25 дБ) и практически не потребляет энергии (менее 10 мкА на 3 Вольт). Обычно полевые СВЧ переключатели управляются отрицательным напряжением, поэтому еще одним из его достоинств можно назвать возможность управления как отрицательным, так и положительным напряжением - при проектировании своего драйвера это очень удобно.
...Подобные документы
Проектирование локальной вычислительной сети в здании заводоуправления, телефонной сети предприятия. Разработка системы видео наблюдения в цехе по изготовлению и сборке подъемно-транспортных машин. Проектирование беспроводного сегмента локальной сети.
дипломная работа [409,8 K], добавлен 25.09.2014Выбор и обоснование технологий построения локальных вычислительных сетей. Анализ среды передачи данных. Расчет производительности сети, планировка помещений. Выбор программного обеспечения сети. Виды стандартов беспроводного доступа в сеть Интернет.
курсовая работа [5,3 M], добавлен 22.12.2010Типы сетевых кабелей локальной вычислительной сети. Особенности установки беспроводного соединения Wi-Fi. Расчет трудоемкости работ по созданию ЛВС, затрат на ее разработку и монтаж. Предполагаемая прибыль от реализации ЛВС, капитальных затрат покупателя.
курсовая работа [295,9 K], добавлен 27.12.2010Разработка проводной локальной сети и удаленного доступа к данной сети с использованием беспроводной сети (Wi-Fi), их соединение между собой. Расчет времени двойного оборота сигнала сети (PDV). Настройка рабочей станции, удаленного доступа, сервера.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 10.11.2010Технология настройки распределённой беспроводной сети в домашних условиях с использованием двух точек беспроводного доступа: выбор оборудования, определение архитектуры сети. Средства безопасности беспроводной сети, процедура ее взлома с протоколом WEP.
статья [152,4 K], добавлен 06.04.2010Современные методики диагностирования соединения в сети. Интерфейс для отображения графической информации о структуре сетей. Инструменты получения маршрутов между узлами сети. Разработка модулей администрирования локальной вычислительной сетью.
отчет по практике [199,1 K], добавлен 28.03.2011Разработка схемы локально-вычислительной сети, состоящей их нескольких маршрутов. Составление таблиц маршрутизации для всех маршрутов, а также для рабочей станции каждого сегмента сети. Использование технологии Ethernet и VLAN при проектировании сети.
курсовая работа [350,7 K], добавлен 24.08.2009Создание логической структуры сети. Разработка информационной структуры предприятия. Выбор сетевых технологий и протоколов. Планирование IP-адресаций. Разработка структурированной кабельной системы. Определение физической структуры сети, ее спецификация.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 28.01.2015Службы работающие в локальной сети. Подборка программного обеспечения. Логическая топология сети. Физическая реализация локальной сети. Схема размещения серверного оборудования в 19 дюймовой стойке. Обеспечение электробезопасности и сохранности данных.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 27.11.2013Диагностический анализ предметной области. Разработка подсистемы сетевой защиты сегмента сети предприятия. Применение защищенной структуры для сегмента сети филиала. Безопасность и экологичность проекта. Расчет технико-экономической эффективности проекта.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 02.07.2011Соединение компьютеров в сеть. Разработка локальной вычислительной сети. Организация информационного обмена данными между рабочими станциями, организация доступа пользователей к ресурсам ЛВС. Имитационная и математическая модели модернизированной сети.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 27.11.2012Логическое проектирование сети. Размещение серверов DNS. Разработка структуры Active Directory. Организация беспроводного доступа к сети WLAN. Подключение филиалов и удаленных пользователей. Обеспечение возможности проведения аудио и видео конференций.
курсовая работа [607,0 K], добавлен 22.02.2011Назначение информационной системы. Требования к организации локальной сети, к системе бесперебойного питания сервера, к защите информации от несанкционированного доступа, к безопасности локальной сети, к web-сайту. Выбор серверной операционной системы.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 22.12.2010Локальная вычислительная сеть, узлы коммутации и линии связи, обеспечивающие передачу данных пользователей сети. Канальный уровень модели OSI. Схема расположения компьютеров. Расчет общей длины кабеля. Программное и аппаратное обеспечение локальной сети.
курсовая работа [55,0 K], добавлен 28.06.2014Топология вычислительной сети как конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети. Выбор технологии построения сети по методам передачи информации. Выбор сетевых устройств и средств коммуникации. Монтажная схема локальной сети.
курсовая работа [394,2 K], добавлен 28.02.2009Понятия и назначение одноранговой и двухранговой вычислительных сетей. Изучение сетевой технологии IEEE802.3/Ethernet. Выбор топологии локальной сети, рангового типа и протокола с целью проектирования вычислительной сети для предприятия ОАО "ГКНП".
курсовая работа [432,9 K], добавлен 14.10.2013Характеристика предприятия ООО "Промагро". Обоснование необходимости внедрения локально вычислительной сети в организации. Выбор топологии, планирование логической и физической структуры сети. Выбор операционной системы и сетевого аппаратного обеспечения.
курсовая работа [595,6 K], добавлен 12.09.2015Типовые топологии информационных сетей, методы доступа. Выбор аппаратных средств информационной сети. Правила построения сегментов Fast Ethernet и определение структуры сети, оценка конфигурации. Разработка базы данных, выбор программного обеспечения.
дипломная работа [279,8 K], добавлен 06.01.2012Особенности разработки ЛВС стандарта Fast Ethernet 100 Мбит/с иерархического типа, состоящей из 14 рабочих станций и одного сервера. Подбор оборудования, обзор топологий и стандартов на ЛВС. Расчет пропускной способности сети, примерная смета расходов.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 17.03.2011Цели и функции, а также принципы и этапы организации локальной вычислительной сети, оценка ее роли и значения в деятельности предприятия. Выбор основных сетевых решений и способов управления. Структурная схема кабельной сети и оценка ее безопасности.
контрольная работа [2,0 M], добавлен 16.04.2016