Проект беспроводной вычислительной сети в гостинице поселка Верхнеказымский

Размещено на http://www.allbest.ru/

11

• Содержание
• Введение
• 1. Анализ технического задания
• 1.1 Стандарты беспроводных сетей
• 1.2 Цели и задачи разработки и внедрения ЛВС
• 1.3 Требования к модернизируемой ЛВС и их обоснование
• 2. Техническая часть
• 2.1 Техническое решение проекта
• 2.2 Выбор архитектуры и построение подсистем ЛВС
• 2.2.1 Распределенная архитектура СКС
• 2.2.2 Централизованная архитектура СКС
• 2.3 Расчет объема трафика сети
• 2.4 Расчет дальности связь
• 3. Выбор сетевого оборудования
• 3.1 Выбор производителя сетевого оборудования
• 3.2 Выбор коммутаторов
• 3.3 Выбор сервера доступа
• 3.4 Выбор точек доступа Wi-Fi
• 3.5 Выбор серверов и сетевых накопителей
• 4. Внедрение ЛВС
• 4.1 Монтаж кабельной сети и размещение оборудования
• 4.2 Подключение компонентов сети
• 5. Выбор по, настройка и мониторинг СКС
• 5.1. Разделение сети на подгруппы VLAN
• 5.2 Разделение прав доступа к внутренним ресурсам сети
• 5.3 Разделение прав доступа к внешним ресурсам сети
• 5.4 Тестирование сети, Замер скоростных характеристик созданной сети, сравнение их с требованием технического задания
• 6. Защита информации
• 7. Экономическая часть
• 7.1 Технико-экономическое обоснование
• 7.2 Экономическая часть
• Заключение
• Список литературы

Введение

Вычислительные технологии и системы связи прочно вошли в жизнь современного человека. В настоящее время наблюдается всеобщая переориентация общества от производства благ к производству услуг, что является одним из основных признаков становления информационного общества. Очевидно, что развитие средств связи, хранения, передачи и обработки информации является одним из наиболее актуальных вопросов в рамках информационного общества.

Информационные ресурсы в период перехода к глобальному информационному обществу становятся стратегическими наравне с запасами руды и нефти, сфера коммуникаций оказывается едва ли не основной для развития бизнеса, экономические модели и модели производства все более виртуализируются и т.д. Одним из направлений внедрения новых виртуальных технологий в жизнь является обеспечение максимально широкого доступа населения к информационным ресурсам общества и всей мировой цивилизации. Отсюда возникает необходимость модернизировать все современные системы связи: от магистральных сетей до конечного терминала.

Нельзя также не отметить, что для эффективного использования вычислительная сеть должна иметь выход в интернет. Большое число различных фирм и компаний строят свой бизнес на работе в сети интернет, для остальных же глобальная сеть является эффективным средством связи и коммуникации. Таким образом, ЛВС любого предприятия, компании, университета и т.д. раскрывает весь свой потенциал только в случае организации доступа к услугам сети интернет. Активную роль в информатизации общества играют и беспроводные сети связи. Беспроводные сети позволяют предоставить подключение пользователей там, где затруднено кабельное подключение или необходима полная мобильность.

При этом беспроводные сети взаимодействуют с проводными сетями. В настоящее время необходимо принимать во внимание беспроводные решения при проектировании любых сетей - от малого офиса до предприятия. Это, возможно, сэкономит и средства и трудозатраты и время. Существует много случаев и причин, по которым беспроводные сети являются единственным или же самым удобным вариантом организации доступа к сети связи или интернету:

1) Если требуется организовать возможность кочевого доступа к сети и Интернет случайным пользователям в кафе, аэропортах, вокзалах, магазинах и других общественных местах

2) Если необходимо организовать локальную сеть в зданиях, не имеющих возможностей прокладывания кабельной проводки (например, в исторических зданиях) или в зданиях, в которых прокладывания кабеля является весьма сложной, трудоёмкой и затруднительной задачей

3) При организации временной локальной сети, в том числе и локальной сети для общего доступа, например, для проведения каких-либо событий, конференций и тому подобного

4) При расширении локальной вычислительной сети в том случае, если необходимо подключить какой-либо удалённый изолированный сегмент, содержащий небольшое количество рабочих станций

5) Если необходим мобильный доступ к сетевым ресурсам, например, при перемещении по квартире или организации с ноутбуком, или любым другим устройством, поддерживающим соединение Wi-Fi.

В то же время беспроводные сети на современном этапе их развития не лишены серьёзных недостатков. Прежде всего, это зависимость скорости соединения и радиуса действия от наличия преград и от расстояния между приёмником и передатчиком.

Цель выпускной квалификационной работы заключается во внедрении беспроводной вычислительной сети в гостинице посёлка Верхнеказымский, способной обеспечить необходимую производительность для передачи потоковой информации, что позволит повысить уровень сервиса и информационного обеспечения. Данная система разрабатывается с целью повышения уровня информатизации, предоставления современных услуг связи: высокоскоростной доступ в Интернет, компьютерная сеть, на базе технологии Wi?Fi.

Внедрение вычислительных систем в информационную структуру гостиницы связана с необходимостью решения целого ряда задач, которые возникают перед работниками и постояльцами гостиницы - сформировать информационную доступность, позволяющую организовать работу в глобальной сети Интернет, использовать электронные ресурсы, информационные средства, технологии, иметь возможность высокоскоростного доступа для работы и досуга, используя общие информационные и аппаратно-технические ресурсы.

Проектируемая сеть должна иметь доступ к сети интернет, возможность дальнейшей наращиваемости и расширяемости, а также отвечать требованиям к современным корпоративным системам.

1. Анализ технического задания

1.1 Стандарты беспроводных сетей

беспроводной вычислительный сеть локальный

Большинство используемых в настоящее время стандартов беспроводных сетей разработано Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике.

Беспроводные сети можно разделить на персональные (WPAN), локальные (WLAN), городские (WMAN) и глобальные (WWAN) сети.

Стандарты IEEE относятся только к трем последним типам беспроводных сетей.

В настоящее время существует множество беспроводных технологий, наиболее часто известных пользователям по их маркетинговым названиям, таким как Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth. Каждая технология обладает определёнными характеристиками, которые определяют её область применения.

Существуют различные подходы к классификации беспроводных технологий.

По дальности действия (рисунок 1.1):

- Беспроводные персональные сети (WPAN - Wireless Personal Area Networks). Примеры технологий - Bluetooth.

- Беспроводные локальные сети (WLAN - Wireless Local Area Networks). Примеры технологий - Wi-Fi.

- Беспроводные сети масштаба города (WMAN - Wireless Metropolitan Area Networks). Примеры технологий - WiMAX.

- Беспроводные глобальные сети (WWAN - Wireless Wide Area Network). Примеры технологий - CSD, GPRS, EDGE, EV-DO, HSPA.



Рисунок 1.1 - классификация беспроводных сетей по радиусу действия

По топологии:

- «Точка-точка».

Сеть из точки в точку - простейший вид компьютерной сети, при котором два компьютера соединяются между собой напрямую через коммуникационное оборудование. Достоинством такого вида соединения является простота и дешевизна, недостатком - соединить таким образом можно только 2 компьютера и не больше.

Часто используется, когда необходимо быстро передать информацию с одного компьютера, например, ноутбука, на другой.

- «Точка-многоточка».

Соответственно противоположность сетей «точка-точка» - к оборудованию может присоединяться неограниченное количество пользователей.

По области применения:

- Корпоративные (ведомственные) беспроводные сети - создаваемые компаниями для собственных нужд.

- Операторские беспроводные сети - создаваемые операторами связи для возмездного оказания услуг.

Кратким, но ёмким способом классификации может служить одновременное отображение двух наиболее существенных характеристик беспроводных технологий на двух осях: максимальная скорость передачи информации и максимальное расстояние (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - классификация беспроводных сетей

Беспроводные сети выглядят предпочтительнее сетей проводных ввиду наличия следующих преимуществ:

1) Мобильность пользователей;

Технология позволяет пользователям перемещаться внутри зоны охвата беспроводной сети без перерыва в пользовании ресурсами сети.

2) Скорость и простота развертывания;

В отличие от проводных систем передачи информации, беспроводные сети не требуют прокладки кабелей, занимающей, обычно, основное время при внедрении проводных сетей.

3) Гибкость;

Быстрая реструктуризация, изменение размеров и конфигурации сети, подключение новых пользователей.

4) Сохранение инвестиций;

Беспроводные сети удобно использовать, если необходимо развернуть сеть на небольшой отрезок времени или есть вероятность переезда.

5) Возможность развертывания там, где нельзя воспользоваться кабельными сетями.

Наличие рек, озер, болот и т.д., развертывание сети на территории памятников архитектуры.

Но, как и у любой другой сложной технологии, у беспроводных компьютерных сетей есть не только положительные, но и отрицательные стороны. Одна из самых главных проблем - возможное наличие на пути радиоволн препятствий, что приходится учитывать при размещении точки доступа и клиентских станций. Металлические конструкции могут создавать отражения сигнала, создавая так называемый эффект многолучевого приема, когда на антенну, расположенную на приемной стороне, приходит несколько вариантов переданного сигнала, сдвинутых по фазе один относительно другого. Многолучевой прием значительно увеличивает коэффициент ошибок. Еще одна проблема - «свободный статус» диапазона 2,4 ГГц. В нем могут работать, например, генераторы микроволновых печей или медицинские приборы. Информацию, передаваемую по беспроводной сети, относительно легко перехватить.

Основные назначение беспроводных локальных сетей (WLAN) - организация доступа к информационным ресурсам внутри здания. Вторая по значимости сфера применения - это организация общественных коммерческих точек доступа (hot spots) в людных местах - гостиницах, аэропортах, кафе, а также организация временных сетей в гостинице для проведения мероприятий (выставок, семинаров).

Из всех существующих стандартов беспроводной передачи данных IEEE 802.11, на практике наиболее часто используются всего три, это: 802.11a, 802.11g и 802.11n.

Для данного проекта выбран стандарт 802.11n - повышает скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 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 2,4 -- 2,5 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).

Таблица 1.1 - Основные характеристики стандартов группы IEEE 802.11

Стандарт 802.11n вводит важное нововведение -- MIMO (англ. Multiple Input, Multiple Output -- «много входов, много выходов»), с помощью которого осуществляется пространственное мультиплексирование: одновременная передача нескольких информационных потоков по одному каналу, а также использование для доставки сигнала многолучевого распространения, которое минимизирует влияние помех и потерь данных, но требует наличия нескольких антенн. Именно возможность одновременной передачи и приема данных делает пропускную способность устройств 802.11n более высокой.

Также стоит отметить, что в спецификации 802.11n предусмотрены как стандартные каналы шириной 20 МГц, так и широкополосные 40 МГц. Это решение повышает пропускную способность.

1.2 Цели и задачи разработки и внедрения ЛВС

В целях обеспечения доступа к информационным и мультимедийным ресурсам, на территории гостиницы посёлка Верхнеказымский необходимо создать сеть передачи данных. Таким образом, хорошо спроектированная ЛВС способствует: повышению эффективности управления объектом, автоматизации труда работников, повышению их производительности, сокращению затрат на производственные расходы. Сети снижают потребность предприятий в других формах передачи информации, таких как телефон или обычная почта. Так же ЛВС обеспечивает постояльцев доступом в Интернет для работы и отдыха.

Внедрение ЛВС позволит:

- сократить сроки получения информации, в том числе приказов, распоряжений, поручений и т.д.;

- сократить время поиска документов и их прохождения по структурным подразделениям;

- исключить утерю документов и сокращение числа ошибок при обработке больших потоков документов;

- улучшить систему администрирования, контроля и управляемость гостиницы;

- разграничить доступ к документам, базирующихся на основе организационной структуры организации;

Требование безопасности включает в себя несколько аспектов:

- Защита данных от потери (это требование реализуется, в основном, на организационном, аппаратном и системном уровнях).

- Сохранение целостности и непротиворечивости данных.

- Предотвращение несанкционированного доступа к данным внутри системы. Эти задачи решаются комплексно как организационными мероприятиями, так и на уровне операционных и прикладных систем.

- Предотвращение несанкционированного доступа к данным извне. Решение этой части проблемы ложится в основном на аппаратную и операционную среду функционирования ЛВС и требует ряда административно-организационных мероприятий.

Сеть передачи данных включает в себя кабельную систему обеспечивающую среду передачи данных для функциональных подсистем входящих в локальную вычислительную сеть (ЛВС) комплекса заданий, активное оборудование ЛВС, комплекс оборудования для доступа в сеть интернет, трансляции кабельного телевидения, видеоконференций и т.д.

Большая часть пользователей сети - постояльцы гостиницы, используют для этого различные мобильные устройства (ноутбуки, планшеты, смартфоны и т.д.). Таким образом, целесообразно использование для подключения конечных пользователей беспроводные технологии. По проводам целесообразно подключить только стационарные компьютеры, тогда как для подавляющей части пользователей намного удобней будет подключение «по воздуху».

Технология Wi-Fi стала фактически стандартом при проектировании беспроводных вычислительных сетей. Разработанная специально для организации связи между ПК по радиоканалу, на данном этапе развития, данная технология конкурирует с проводными сетями, как по скорости и качеству связи, так и по максимальному расстоянию сегмента.

Создаваемая СКС должна обеспечить функционирование проводной и беспроводной частей ЛВС и телефонной сети здания.

1.3 Требования к модернизируемой ЛВС и их обоснование

Создаваемая беспроводная ЛВС должна отвечать следующим базовым требованиям:

- Быть универсальной средой для передачи данных, голоса, видео и др. информации.

- Обладать совместимостью с современными технологиями передачи данных со скоростями передачи данных до 150 Мб/с (беспроводной сегмент).

- Использовать стандартные компоненты и материалы.

- Обеспечивать высокую надежность в работе.

Для удовлетворения возрастающих требований приложений к пропускной способности сетевых систем необходим некоторый запас быстродействия, который обеспечил бы нормальное функционирование системы в течение нескольких лет. Также необходимо обеспечить возможность эффективного роста сетевой системы при минимальном вложении средств в оборудование и каналы связи.

При организации беспроводной локальной сети необходимо учитывать некоторые особенности окружающей среды. На качество и дальность работы связи влияет множество физических факторов: число стен, перекрытий и других объектов через которые должен пройти сигнал. Обычно расстояние зависит от типа материалов и радиочастотного шума от других электроприборов в вашем помещении. Учитывая архитектуру здания, толщину и материал стен, оптимальным будет вариант организации беспроводной сети только на уровне доступа. Внутренние стены кирпичного дома достаточно сильно ослабляют сигнал, что не позволит полностью отказаться от проводов. В каждом отделе будет установлена точка доступа, выступающая в роли коммутатора. Точки доступа, в свою очередь, используют для подключения СКС, что позволит сохранить скорость передачи постоянной, не учитывать ослабление сигнала при прохождении через стены и влияние соседних точек доступа.

Во всех помещениях зданий имеется подвесной потолок с высотой свободного пространства 15 см. Стены помещений изготовлены из обычного кирпича и покрыты штукатуркой, толщина которой составляет 1 см. Строительным проектом предусмотрен вертикальный технологический канал для прокладки кабелей, проходящий через все этажи. Кабель каналы прокладываются над подвесным потолком вдоль коридоров. Это позволяет спрятать все коммуникации от глаз посторонних, а также не нарушает эстетическую красоту.

Реализуемая СКС предназначена для обеспечения возможности информационного взаимодействия между рабочими станциями, автоматизированными рабочими местами, серверами, средствами сетевой печати; соединения физическими линиями передачи сигналов устройств локальной вычислительной сети (серверов, рабочих станций, периферийных сетевых устройств) с активным сетевым оборудованием ЛВС.

Структурированная кабельная система должна быть реализована на основе компонентов сертифицированной фирмы-производителя в соответствии с требованиями стандартов ISO/IEC 11801:2002 (Информационные технологии. Структурированная кабельная система для помещений заказчиков) и EN 50173:2002 (Информационные технологии. Структурированные кабельные системы).

- Для создания СКС необходимо использовать только высококачественные компоненты, которые прошли стопроцентное тестирование в соответствии с требованиями ISO 9001 (ГОСТ 40.9001-88).

- Все кабельные системы локальной вычислительной сети должны быть выполнены с учётом требований по физической защите трасс от повреждений.

- Прокладку кабеля за подвесным потолком выполнить в проволочных лотках необходимого сечения. Отводы кабелей к рабочим местам выполнить в гофрированной трубе необходимого сечения до ввода в помещение с рабочими местами.

- Технология прокладки кабеля должна обеспечивать сохранность эстетического вида помещений после производства монтажных работ.

- Коэффициент заполнения кабельных трасс не должен превышать 70%;

- Каждая розетка рабочего места должна подключаться отдельным кабелем.

- Коммутация производится в этажных коммутационных шкафах напольного исполнения на 22U и в коммутационных шкафах напольного исполнения на 47U, глубиной 800мм и 1000мм соответственно.

- В этажные телекоммуникационные шкафы и в шкафы центрального узла устанавливаются коммутационные патч-панели на 24 порта RJ 45 каждая для подключения горизонтальной кабельной подсистемы от точек доступа, необходимое количество органайзеров для укладки кабелей, оптические боксы для межшкафных соединений, а также блоки силовых розеток.

Требования к подсистемам СКС

Структурированная кабельная система должна состоять из следующих подсистем:

Подсистема рабочего места

На каждое рабочее место устанавливаются две информационные розетки RJ-45 и три силовые розетки различного назначения. Все информационные розетки устанавливаются на рабочих местах в подрозетники, рассчитанные на два телекоммуникационных разъема RJ-45, подрозетники устанавливаются в рамки, которые интегрируются в декоративный пластиковый кабельный канал.

Горизонтальная подсистема

Прокладка кабеля должна проводиться с учетом следующих требований:

- Исключается проводка кабелей в местах с химически активными или вредными средами, а также повышенной температурой и влажностью.

- При прокладке медного кабеля должны быть выдержаны необходимые расстояния от трасс прокладки силовых кабелей.

- По коридорам кабеля прокладываются в пучках за фальшпотолком, по лоткам, а по комнатам в декоративный пластиковый кабельный канал. Кабельный канал прокладывается на расстоянии 80см от поверхности пола.

Административная подсистема

Включает в себя коммутационное оборудование технических комнат здания для коммутации сигналов, передаваемых по кабелю.

В аппаратной разместить в закрытых 19-и дюймовых шкафах активное оборудование ЛВС, сетевой и телефонный кросс, серверное оборудование.



Рисунок 1.3 - План первого этажа

Рисунок 1.4 - План второго этажа

2. Техническая часть

2.1 Техническое решение проекта

Проект беспроводной сети Wi-Fi в гостинице посёлка Верхнеказымский базируется на оборудовании c поддержкой стандарта 802.11n, получившим сертификат Wi-Fi. Wi-Fi покрывает всю территорию гостиницы и обьединяет всех пользователей в единую сеть с доступом в интернет. Сеть осуществляется установленными по всей территории гостиницы беспроводными унифицированными точками доступа, управляемыми беспроводным коммутатором.

2.2 Выбор архитектуры и построение подсистем ЛВС

Несмотря на проектирование беспроводной сети нельзя оставлять без внимания вопросы проектирования СКС. Технология беспроводного доступа Wi-Fi используется только на уровне доступа проектируемой сети. Использование данной технологии на других уровнях приведет к снижению производительности системы связи, падению надежности и уровня готовности сети.

2.2.1 Распределенная архитектура СКС

Распределенная архитектура - это архитектура структурированной кабельной системы с двумя уровнями иерархии, состоящей из трех подсистем: магистральной 1-ого уровня, магистральной 2-ого уровня и горизонтальной подсистемы или с одним уровнем иерархии с кросс-соединением между ГРП и ЭРП.

Распределенная архитектура является традиционной для построения структурированной кабельной системы в многоэтажных зданиях и в комплексах зданий.

Преимущества распределенной архитектуры:

- обеспечивается большая гибкость;

- кабельная система легко расширяется;

- кабельную систему проще инсталлировать.

Недостатки распределенной архитектуры СКС:

- большее количество элементов в составе структурированной кабельной системы;

- больше требуется площади для телекоммуникационных помещений;

2.2.2 Централизованная архитектура СКС

Централизованная архитектура - это архитектура структурированной кабельной системы с одним уровнем иерархии без кросс-соединения магистральной или горизонтальной подсистемы или архитектура СКС вообще не имеющей уровни иерархии, состоящей только из горизонтальной подсистемы.

При централизованной архитектуре все активное оборудование размещается и подключается в ГРП или ЭРП.

Преимущества централизованной архитектуры СКС:

- меньшее количество элементов в кабельной системе;

- меньшее количество площадей должно быть выделено под телекоммуникационные помещения;

- требуется меньшее количество активного оборудования;

- не требуются активное и пассивное оборудования для организации магистрали;

- проще организовать систему резервирования активного оборудования.

Недостатки централизованной архитектуры:

- больше требуется кабеля;

- требуется больше места в кабелепроводах;

- гибкость кабельной системы ниже;

- дальнейшее расширение СКС будет трудоемким;

- процесс монтажа усложнен.

Для внедрения ЛВС будем использовать распределенную архитектуру СКС, обеспечивающую большую гибкость и надежность. Также при проектировании сети необходимо предусмотреть использование технологии VLAN.

Рисунок 2.3 - Схема организации связи

VLAN (Virtual Local Area Network) -- технология, позволяющая создавать виртуальные ЛВС среди выбранных хостов, входящих в реальную сеть. Необходимость разделения сети гостиницы на виртуальные ЛВС вызвана тем, что одна и та же беспроводная сеть используется как для предоставления услуг связи постояльцам гостиницы, так и для собственных задач гостиницы как предприятия (бухгалтерия, внутренняя документация и т.д.). Служебные компьютеры гостиницы должны быть недоступны с компьютеров постояльцев. Технология VLAN позволяет объединить служебные компьютеры в одну сеть, а компьютеры постояльцев - в другую сеть. Отсутствие связи между этими сетями гарантирует, что, например, вирус, попавший на компьютер постояльца с развлекательного сайта, не сможет попасть по сети гостиницы на компьютеры бухгалтерии.

Для создания устойчивой высокопроизводительной IP-сети, удовлетворяющей требования к предоставлению разнообразных услуг, обеспечивающей высокую надежность и обслуживающую интенсивный трафик, в сети используется маршрутизирующий Ethernet коммутатор Cisco Catalyst 3750-X, на базе которых построен уровень агрегации.

Коммутаторы уровня доступа - Cisco Catalyst 3560. Данная серия интеллектуальных коммутаторов Ethernet с фиксированной конфигурацией. Они обеспечивают потребность в передаче данных со скоростью 100 Мбит/сек и 1 Гбит/сек, позволяют использовать LAN сервисы, например, для сетей передачи данных, построенных в филиалах корпораций.

Использование кабелей в данном случае повышает не только надёжность сети (скорость передачи данных не зависит от потребления трафика постояльцами гостиницы), но и повышает защищённость сети: трафик, относящийся, например, к бухгалтерским документам, вообще отсутствует в эфире. Кабельная подсистема также используется для подключения телефонов, которые в распределительном узле здания коммутируются на шлюз IP-телефонии.

Использование IP-телефонии в случае гостиницы имеет особую экономическую целесообразность, так как по своей специфике в гостинице доминируют междугородные разговоры и предельно мала доля местных разговоров. Поэтому использование IP-телефонии обеспечивает значительную экономию денег и выгодно как администрации гостиницы, так и для постояльцев.

2.3 Расчет объема трафика сети

Для формирования требований к производительности сетевого оборудования произведем расчет пропускной способности разработанной ЛВС.

Расчет характеристик разработанной сети для предоставления услуг VoIP по Ethernet

Пропускная способность сети зависит от реализуемых приложений и характеристик используемого оборудования.

Пусть необходимо разработать сеть, обладающую следующими свойствами:

- Одна местная точка присутствия с количеством голосовых портов на первом этапе развития Nп=60.

- Поддерживаются приложения VPN (виртуальная частная сеть), интернет.

- Абонентами являются физические и юридические лица.

- Расчет характеристик сети для предоставления услуги.

- Средняя продолжительность разговора Тср=3 минуты.

- Предполагается, что в часы пиковой нагрузки голосовые порты будут использоваться на 100%.

Рассчитаем количество вызовов в час на каждый голосовой порт:

,

где ТСР = 180 с, t = 3600 с.

Определим число совершаемых вызовов в секунду:

,

Предположим, что маршрутизатор может обрабатывать до 60 голосовых портов, что составляет 2 cps. Количество портов, которое поддерживает один маршрутизатор можно определить как:

,

Установим нижний предел на уровне 100 голосовых портов, чтобы обеспечить будущее расширение сети и возможность внедрения новых приложений, т.к. планируется наличие одной местной точки присутствия на 64 порта.

Рассчитаем полезную нагрузку голосового пакета. В сети будем использовать кодек типа G.729 со скоростью кодирования с компрессией заголовков. Через шлюз передается по 50 пакетов в секунду из расчета 20-ти байтного содержимого пакета. Каждый пакет имеет заголовок 40 байт. Данный заголовок включает заголовки протоколов IP, UDP и RTP. При использовании компрессии заголовок занимает 4 байта.

Таким образом, полезная нагрузка голосового пакета равна:

,

где tзв.голоса = 20 ms- время звучания голоса.

Процесс преобразования данного кодека вносит задержку 15 ms и для технологии VoIP это лучший кодек.

Определим общий размер голосового пакета:

,

где X = 6 байт - заголовок второго уровня, Y - голосовая нагрузка.

С учетом CRTP компрессии общий размер голосового пакета составит:

,

Полоса пропускания для одного вызова определяется по формуле:

,

Поскольку в точке присутствия 60 голосовых портов, а средства подавления пауз сжимают обычный голосовой вызов на (30…50)%, необходимую полосу пропускания для точки присутствия определяем по формуле:

,

где NП = 360, ППрК = 12 кбит/с - необходимая полоса пропускания для точки присутствия, VAD = 0,7 - коэффициент идентификации пауз.

Расчет характеристик сети для предоставления услуги доступа к глобальной сети Internet

Трафик данных в отличие от голосового трафика асимметричен и имеет взрывной характер. Вычислим следующие значения полосы пропускания для передачи трафика данных:

- Средняя полоса пропускания, т.е. трафик от нескольких пользователей мультиплексируется и передается в одном потоке.

- Пиковая полоса пропускания, т.е. трафик такого типа, возникает при загрузке web-страниц.

- Максимальная полоса пропускания, т.е. предел необходимый для ограничения скорости; для инжиниринга трафика он не используется.

- Медиа полоса пропускания более полно определяет количество пользователей, которое может быть подключено, основываясь на пиковой и средней полосе пропускания.

- Активная группа, т.е. из всех потенциальных пользователей только какая-то группа находится в сети в определенный момент времени.

Если рассмотреть трафик, возникающий от электронной почты, то по статистике ее загрузка осуществляется каждые 10 минут длительностью 30 секунд в течение всего дня. Пользователь отвечает на письма не предсказуемо. Web-страницы могут загружаться каждые 30 секунд. В зависимости от используемых приложений асимметрия трафика нисходящего и восходящего может быть 10:1, либо 20:1. Если учесть что подтверждения на два принятых IP пакета (нисходящий трафик) отправляется один IP пакет (восходящий трафик), то худшее соотношение, отражающее асимметрию потоков трафика, рассчитывается по формуле:

,

где ADownPS - средняя величина пакета в нисходящем потоке данных, AUpPS - средняя величина пакета в восходящем потоке данных.

Вывод:

Все расчеты параметров сети должны проводиться, принимая во внимание следующие данные:

- только 10% из числа пользователей подключены к сети одновременно;

- из них 20% в ЧНН;

- из 20% только 25% загружают данные.

Таким образом, число активных пользователей, работающих на средней скорости, рассчитывается по формуле:

,

где ННР - общее число пользователей сети (количество пользователей с доступом к Интернету равно 150, DP - характеристика проникновения трафика данных, DAAF - фактор активности).

Таким образом, пользователей на средней скорости загружают данные. Число одновременно принимающих и отправляющих данные пользователей рассчитывается по формуле:

,

где - фактор пиковой активности.

Для определения требуемой полосы пропускания для среднего и пикового трафика необходимо рассчитать среднюю и пиковую полосу пропускания для трафика в ЧНН, а затем выбрать максимальное значение.

Рассмотрим данные для Ethernet пакета.

Средняя полоса пропускания для восходящего и нисходящего трафика в ЧНН:

,

,

.

где - средняя полоса пропускания, приходящаяся на одного абонента для нисходящего трафика 0,17 Мбит/с, для восходящего трафика 0,03 Мбит/с, ОН - соотношение длины заголовка к длине пакета для нисходящего трафика 0,1; для восходящего трафика 0,15[29].

Пиковая полоса пропускания для восходящего и нисходящего трафика в ЧНН:

,

,

где - пиковая полоса пропускания на одного абонента для нисходящего трафика 0,5 Мбит/с, для восходящего трафика 0,1 Мбит/с; - число активных абонентов при пиковой нагрузке в ЧНН.

Определим требуемую полосу пропускания. Найдем максимум между пиковой и средней полосами пропускания:

,

,

.

Таким образом, полоса пропускания на один узел будет равна:

Вывод:

Для реализации услуги доступа к глобальной сети Internet необходима полоса пропускания для каждого узла .

2.4 Расчет дальности связи

Классические методы расчета напряженности поля вдоль различных видов трасс распространения радиоволн - это метод Okumura и Hata. Для оценки зоны уверенного приема при использовании технологии Wi-Fi, необходимо учитывать влияние подстилающей поверхности в расчетах, как правило, учитывается множителем ослабления. От того в каком виде он представляется, зависит точность расчета. Распространение радиоволн внутри зданий во многом зависит от внутренней планировки помещений, типа и материала стен и т.д.

При расчетах будем использовать следующие параметры:

· системная полоса: 20 МГц; для FDD = 10/10 (DL/UL);

· eNB - на каждом секторе один TRX, выходная мощность

20 дБм; работает на линии DL в режиме MIMO 2Ч2;

· UE - абонентский терминал, класс 4 - ЭИИМ 23 дБм;

· соотношение длительности кадров DL/UL: 100%/100%.

Расчет максимально допустимых потерь производится по формуле:



где Pэиим.прд - эквивалентная излучаемая мощность передатчика;

Sч.пр - чувствительность приемника;

GА.прд - коэффициент усиления антенны передатчика, GА.прд: DL = 18 дБи, UL = 0 дБи;

LФ.прд - потери в фидерном тракте передатчика, LФ.прд: DL = 0,3 дБ;

Мпрон - запас на проникновение сигнала в помещение для сельской местности, Мпрон = 15 дБ;

Mпом - запас на помехи. Мпом определяется по результатам расчета системного уровня в зависимости от нагрузки в соседних сотах; значение Мпом соответствует нагрузке в соседних сотах 70%.

Mпом: DL = 6,4 дБ; UL = 2,8 дБ;

Gхо - выигрыш от хэндовера. Значение выигрыша от хэндовера - результат того, что при возникновении глубоких замираний в обслуживаемой соте, абонентский терминал может осуществить хэндовер в соту с лучшими характеристиками приема. Gхо = 1,7 дБ.

OL=24 дБ - параметр, учитывающий затухание сигнала в стенах и перегородках помещения. Значение для стен толщиной до 7 см и перегородок из гипсокартона

Pэиим.прд рассчитывается по формуле:

где Рвых.прд - выходная мощность передатчика. Рвых.прд в линии «вниз» (DL) в Wi-Fi зависит от ширины полосы частот сайта, которая может колебаться от 1,4 до 20 МГц. В пределах до 5 МГц рационально выбрать передатчики TRX мощностью 20 дБм,

Рвых.прд: DL = 20 дБм, UL = 20 дБм.

Для линии DL: Pэиим.прд = 20 + 3 = 23 (дБм),

Для линии UL: Рэиим.прд = 20 (дБм).

Sч.пр рассчитывается по формуле:

где Ртш.пр - мощность теплового шума приемника, Ртш.пр: DL = -114,4 дБм, UL = -103,4 дБм;

Мосш.пр - требуемое отношение сигнал/шум приемника. Значение Мосш.пр взято для модели канала «Enhanced Pedestrian A5». Мосш.пр: DL = -0,24 дБ; UL = 0,61 дБ;

Lпр - коэффициент шума приемника, Lпр: DL = 7 дБ, UL = 2,5 дБ;

Для линии DL: Sч.пр = -114,4 + (-0,24) + 7 = -107,64 (дБм),

Для линии UL: Sч.пр = -103,4 + 0,61 + 2,5 = -100,29 (дБм).

С учетом полученных результатов, рассчитаем значение МДП:

Для линии DL: LМДП = 23 - (-107,64) - 15 - 6,4 - 8,7 - 1,7 -24= 74,2 (дБ),

Если на участке максимальное системное усиление равно 75,2 дБм, то максимальный радиус зоны покрытия БС порядка 100 м.

Рисунок 2.4 - Зависимость дальности распространения сигнала от уровня усиления.

3. Выбор сетевого оборудования

3.1 Выбор производителя сетевого оборудования

Перед разработкой схемы беспроводной сети и выбором оборудования необходимо провести оценку требуемой пропускной способности, как отдельных сегментов, так и общую. Для правильной оценки характеристик и расчёта требуемой пропускной способности будут использованы параметры, основанные на статистических данных, адаптированные к российскому рынку услуг связи. Сеть должна быть надёжной, и на ней не должно быть перегрузок. Поэтому все необходимые расчёты трафика производятся для часа наибольшей нагрузки для одного сетевого узла.

На Российском рынке оборудование для построения ЛВС представлено несколькими фирмами изготовителями оборудования и фирмами - поставщиками. Выбор оборудования зависит от технических и эксплуатационных характеристик, стоимости, поддерживаемых типов каналов связи, а также функциональных возможностей в области обработки данных и совместной передачи трафика.

Наибольшей популярностью на рынке сетевого оборудования пользуются следующие вендоры:

- Cisco.

- D-Link.

- Hewlett-Packard.

Поскольку при разработке новой сети целесообразно выбирать оборудование одного производителя для исключения возможных проблем с совместимостью или поддержкой, то изначально определим, какие особенности присущи оборудованию каждого производителя.

D-Link

Компания D-Link является производителем сетевого оборудования с мировым именем. Согласно исследованиям, проведенным аналитической компанией Synergy Research Group, D-Link занимает одно из первых мест в мире по объему продаж оборудования в потребительском секторе рынка сетевого оборудования.

Отличительными чертами продукции данной компании является развитая поддержка всего перечня оборудования, выпускаемого компанией, высокое качество предлагаемой продукции, а также достаточно демократичные цены на оборудование.

Недостатком является ориентация компании на предприятия малого и среднего бизнеса. При разработке мультисервисной сети масштаба предприятия могут возникнуть некоторые проблемы.

HP

Компания Hewlett-Packard является мировым производителем оборудования как в сфере информационных технологии, в общем, так и в сфере сетевого оборудования.

Продукция компании отличается высокой надежностью, хорошей поддержкой как самых новых, так и «пожилых» моделей. При этом производитель предоставляет гарантию на свое оборудование сроком на 3 года.

Cisco

Cisco является мировым лидером в сфере производства телекоммуникационного оборудования. Решения, предложенные данной компанией, отличаются беспрецедентной надежностью и высоким качеством исполнения. Отличительными особенностями продукции являются: высокое качество продукции, отлаженное программное обеспечение, высокоразвитая техническая поддержка, развитая система сертификации специалистов, использование передовых технологий.

Недостатком при этом фактически является лишь стоимость, которая выше чем у конкурентов при сравнимом функциональном оснащении.

В результате исследования предложений на российском рынке для построения ЛВС сети в гостинице посёлка Верхнеказымский выбрано оборудование компаний CISCO, так как оптимальное соотношение цена/качество позволяет создать экономичное решение. Построение ЛВС на базе оборудования и технологий компаний CISCO позволяет учитывать передовые технологические достижения в области телекоммуникаций и общие тенденции, существующие на рынке телекоммуникационных систем.

Типовой состав оборудования ЛВС включает в себя:

1) IP-маршрутизатор распределения;

2) телекоммуникационные серверы;

3) Ethernet-коммутаторы.

Коммутатор - это устройство, конструктивно выполненное в виде сетевого концентратора и действующее как высокоскоростной многопортовый мост; встроенный механизм коммутации позволяет осуществить широковещательное сегментирование локальной сети, а также выделить полосу пропускания к конечным станциям в сети.

Маршрутизатор - устройство для соединения сетей, использующих разные архитектуры и протоколы; осуществляет выбор одного из нескольких путей передачи сетевого трафика, а также фильтрацию широковещательных сообщений для локальной сети

IP-маршрутизатор распределения транзитного узла должен обеспечивать распределение трафика и подключение к ЛВС оборудования подсистем оконечно-транзитного узла - Интернет, VoIP и телекоммуникационных серверов. Указанное устройство обеспечивает концентрацию разных типов пакетного трафика - подсистем Интернет и IP-телефонии и VPN IP MPLS оконечно - транзитного узла и передачу его в ЛВС.

IP-маршрутизатор распределения в качестве IP/MPLS-коммутатора выступает как магистральный (Р) коммутатор меток для оконечных узлов МСС, так и в качестве граничного (РЕ) устройства MPLS-доступа, обеспечивающего подключение пользователей города к услуге VPN MPLS и присвоение поступающим от пользователей IP-пакетам меток MPLS для дальнейшей передачи и коммутации их в ЛВС.

Телекоммуникационные серверы представляют серверы поддержки услуг доступа в Интернет - DNS, Mail, Proxy, WEB-хостинга и др., серверы телеметрических служб, серверы некоторых дополнительных услуг.

3.2 Выбор коммутаторов

Ethernet-коммутаторы узла предназначены для организации связи между элементами узла и с сетями доступа, а также для подключения некоторых категорий пользователей выделенного доступа - ISP-провайдеров, корпоративных пользователей.

Для создания устойчивой высокопроизводительной IP-сети, удовлетворяющей требования к предоставлению разнообразных услуг, обеспечивающей высокую надежность и обслуживающую интенсивный трафик, в сети используется маршрутизирующий Ethernet коммутатор Cisco Catalyst 3750-X, на базе которых развернута транспортная сеть. Характеристики коммутатора Cisco Catalyst 3750-X представлены в приложении А.

Коммутаторы Catalyst 3750-X - серия многоуровневых коммутаторов нового поколения. Коммутаторы этой серии могут быть использованы на уровне доступа в крупных сетях, а также в качестве ядра сетей средних размеров.

Для проекта выбраны коммутаторы Cisco Catalyst 3560 - серия интеллектуальных коммутаторов Ethernet с фиксированной конфигурацией. Они обеспечивают потребность в передаче данных со скоростью 100 Мбит/сек и 1 Гбит/сек, позволяют использовать LAN сервисы, например, для сетей передачи данных, построенных в филиалах корпораций.

3.4 Выбор точек доступа Wi-Fi

Беспроводные точки доступа Cisco можно приобрести у любого авторизованного партнера компании Cisco. Точки доступа Cisco 2600 представляют собой совершенно новый продукт из семейства беспроводных устройств Cisco.

Он разработан с учетом быстро меняющихся требований мобильных абонентов. По сравнению с продуктами конкурентов точки доступа Cisco 2600 поддерживают более высокие скорости на большем удалении абонентского устройства от антенны точки доступа и повышают вероятность обмена данными со скоростью 450 Мбит/с. Кроме того, точки доступа этой серии увеличивают быстродействие абонентских соединений и потребляют меньше энергии, чем продукты конкурентов.

3.5 Выбор серверов и сетевых накопителей

В ЛВС необходимо наличие серверов, которые должны отвечать требованиям высокой производительности, наличия достаточно большого объема дискового пространства, оперативной памяти и кэша. На рынке представлено большое количество моделей удовлетворяющих перечисленным требованиям, поэтому при выборе целесообразно ориентироваться на оптимальную ценовую категорию.

Для поддержания технических условий эксплуатации оборудования связи в помещении серверной устанавливается кондиционер типа DELFA DSR-09HR, мощностью охлаждения 1.1кВт и мощностью обогрева 1кВт. Для столь малого помещения это оптимальный вариант с учетом того, что большинство активного оборудования оснащено кулерами. Кондиционер представляет собой сплит-систему с одним наружным блоком и одним внутренним. При эксплуатации кондиционера необходимо блокировать отверстие вентиляции здания (использовать их как аварийные).

4. Внедрение ЛВС

4.1 Монтаж кабельной сети и размещение оборудования

Площадь аппаратной 10,47 м2 полностью соответствует стандартам EIATIA-568, 570 и 606, а также соответствующим ГОСТ, ОСТ и СНиП.

В аппаратной обеспечены следующие условия:

- температура находиться в пределах от 18 до 24 градусов цельсия при измерении на высоте 1,5 метра от пола и скорость измерения температуры не превышает 3 градуса цельсия в час;

- влажность воздуха находиться в пределах от 30 до 50 процентов, без конденсации влаги при измерение на высоте 1,5 метра от пола;

- запыленность не превышает 0,001 грамм на кубический метр;

- уровень освещения составляет не менее 540лк на высоте 1метра от пола;

- напряженность электромагнитного поля не превышает 3 В/м;

- пол аппаратного помещения выдерживает нагрузки: распределенную - не менее 12 кило Паскалей; сосредоточенную - не менее 4,4 килоньютона;

- уровень вибрации в помещение не превышает: по амплитуде - 0,12 миллиметра в диапазоне частот 5 - 22 герц;

В основные задачи в процессе разработки подсистемы рабочего места входит:

- разработка плана расположения информационных и силовых розеток кабельной системы на рабочих местах;

- определение категории розеточных модулей;

- конфигурация информационной розетки.

На рисунке 4.1 показано расположение оборудования в помещение аппаратной.



Рисунок 4.1 - Расположение оборудования в помещение аппаратной

Для прокладки кабельного рукава между помещениями в межкомнатных перегородках просверливаются отверстия диаметром 65 миллиметров. Сверление отверстий производиться с помощью перфоратора с насадкой буром. Кабельный рукав укладывается в жесткую трубу ПВХ диаметром 63 миллиметра.

Рисунок 4.2 - Чертеж организации межстенового отверстия

Кабельный канал крепиться к стене с помощью дюбеля размерами 6 на 35 миллиметров, с потайной головкой.

Расчет емкости кабельного канала производится следующим образом:

По формуле 4.1 определяется площадь одного сегмента:

Sсег=р*r2

где r - радиус поперечного сечения кабеля.

По формуле 4.2 определяется площадь рукава при гексагональной укладке кабеля:

Sрук=Sсег*Ксег*1,1

где Ксег - количество сегментов.

Минимально необходимая площадь сечения короба вычисляется по формуле 4.3.

Sкор=Sрук/0,6

Радиус поперечного сечения четырехпарного кабеля витой пары для подключения информационных и телефонных розеток равен 3 миллиметрам. Следовательно: Sсег=3,14*32 = 28,26 мм2 .

Для аппаратной и вертикальной подсистемы количество сегментов равно количеству информационных и телефонных модулей розеток и составляет 100 информационных и 100 телефонных сегментов. Для остальных помещений офиса, количество сегментов выбирается исходя из требований для кабинета с максимальным количеством розеток и составляет 12. Следовательно для аппаратной, вертикальной подсистемы и кабельного лотка: Sрук= 28,26 мм2 *100*1,1 = 3107,6 мм2

Для кабинетов офиса:

Sрук= 28,26 мм2*12*1,1 = 373,03 мм2

Для обеспечения надежной и беспрепятственной укладки, площадь кабельного канала выбирается с учетом соотношения площади рукава к площади канала равным 60 к 100.

Для аппаратной, вертикальной подсистемы и кабельного лотка:

Sкор= 3107,6 мм2/0,6 = 5181мм2

Для номеров гостиницы: Sкор= 373,03 мм2/0,6 = 621,72 мм2

С учетом данных требований, размеры кабельного канала для аппаратной и вертикальной подсистемы составляют 120 Ч 60 мм при площади сечения 7200 миллиметров квадратных, для горизонтальной подсистемы 80 Ч 35 миллиметров, при площади сечения 640 миллиметров квадратных. Общая протяженность кабель канала составляет 590 м.

Монтаж сети проводить в соответствии с ГОСТом 50571.1 (выбор и монтаж электрооборудования).

Установка розетки на короб осуществляется с помощью монтажной рамки, что представлено на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 - Установка розетки на короб

Данный элемент представляет собой пластмассовое основание с пазами для установки на короб и вырезом под розеточный модуль. Розеточный модуль фиксируется в рамке при помощи винтов и закрывается декоративной лицевой пластиной. Ниже представлена информационная розетка 2 порта RJ45, Кат.5е Legrand (рисунок 4.4).

Рисунок 4.4 - Информационная розетка

- Сила тока: 1,5 А максимум;

- Напряжение: 150 В;

- Напряжение диэлектрика: 1000В переменный ток RMS, 60Гц/1мин.

4.2 Подключение компонентов сети

Для повышения эксплуатационной гибкости кабельной проводки и обеспечения принципа структурированности, расположение информационных розеток определяется методом равномерного распределения по площади.

В процессе разработки горизонтальной подсистемы было определено количество кабеля необходимого для монтажа при помощи статического метода. Был произведен выбор типа и категории кабельной проводки.

В одном крыле здания находится в среднем 50 рабочих мест. Средняя длина кабеля равна L=80 м. На каждое рабочее место устанавливается по 2 порта RJ44. Таким образом, общая длина кабеля на одно крыло составит Lкрыло=50*2*80=8000 м. На все здание будет затрачено Lобщ=16000+(35*8)=16280 м. Учитывая, что одна бухта содержит 305 м кабеля для монтажа ЛВС потребуется K=16280/305=44 шт.

Длинна, начало и конец каждого горизонтального кабеля, а так же его маркировка указываются в кабельном журнале.

Прокладка кабелей горизонтальной подсистемы в коридорах, технических и рабочих помещениях здания осуществляется в закрытых каналах, изготовленных из несгораемых материалов. Это позволяет применить более дешевое конструктивное исполнение этих изделий с оболочкой из поливинилхлорида.

Рекомендации по монтажу ЛВС:

1. Кабель выбирается одинаковым на всю сеть (чаще всего используется витая пара 5 и 6 категории).

2. На длинных участках сети рекомендуется использовать экранированный кабель - это уменьшает возможность потери пакетов.

3. Между коммутаторами Gigabit Ethernet рекомендуется использовать оптоволоконное соединение.

4. Рекомендуется использовать оборудование, по возможности, от одного известного производителя.

5. Выбирать оборудование нужно по соотношению цена/качество.

6. Производительность коммутирующего оборудования должна быть выше производительности машин для обработки потоков данных.

7. Учет масштабируемости: оставлять в резерве 10% портов и до 30% пропускной способности.

План расположения информационных розеток структурированной кабельной системы представлен на плакатах. Горизонтальная подсистема в здании гостиницы реализуется на основе кабелей из витой пары категории 5е.

В процессе выполнения работы по реализации административной подсистемы были решены следующие задачи:

? произведен выбор способа подключения активного сетевого оборудования;

? осуществлено распределение панелей и оборудования, образующего коммутационное поле технического помещения, по отдельным функциональным секциям;

? определен тип коммутационного оборудования.

В технических помещениях необходимо соблюдение следующих требований:

? Стены и перекрытия помещения должны быть из несгораемого материала с пределом огнестойкости 45 минут.

? Дверь должна быть выполнена из прочного материала и должна открываться наружу. Для защиты помещения от проникновения пыли, должны быть предусмотрены меры по герметизации двери.

? Размер двери по высоте не менее 2м по ширине 0.9-1.0 м.

? Стены и потолок должны быть окрашены светлой клеевой краской, исключающей пылеобразование.

? В случае прохода через помещение труб водоснабжения и канализации, они должны иметь соответствующие тепло- и гидроизоляцию и не должны иметь вентилей и запорной арматуры.

? В помещении должна быть предусмотрена возможность оперативного отключения в нем отопительных агрегатов.

...