Проектирование локальной вычислительной сети образовательного учреждения

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ГОУ ВПО «Уральский Государственный технический университет – УПИ»

Кафедра автоматики и информационных технологий

Проектирование локальной вычислительной сети образовательного учреждения

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Сети ЭВМ и средства телекоммуникаций»

Вариант 12

Преподаватель

Филимонов А.Ю.

Студент

группа Бобров А. В.

Р-45035

2009г.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Целью является спроектировать локальную вычислительную сеть CSMA/CD образовательного учреждения.

Назначением проектируемой ЛВС является обеспечение связи между указанными этажами двух зданий, в которых располагается образовательное учреждение, а так же информационный обмен между классами в пределах этажа.

Два здания расположены на расстоянии 100м. друг от друга. Между зданиями расположено два двухэтажных и одно одноэтажное строение. План взаимного расположения корпусов зданий изображен на рис. 1.

Рис 1. Взаимное расположение зданий объекта проектирования.

Помещения, в которых должны располагаться рабочие места, объединенные проектируемой ЛВС указаны в таблице 1.

Таблица 1. Перечень помещений

Рис 2. План 1 этажа здания №1.

Рис 3. План 2 этажа здания №2

Планы рассматриваемых этажей помещений приведены на рис. 2, 3.

Помещения представленные на строительных планах имеют следующий размеры: один «оконный шаг» (ширина однооконной комнаты) – В₀=4м; глубина всех комнат (от входа к окну) – L₀=6м; ширина многооконной комнаты – В_j=В₀·m, где m – число окон, j – номер комнаты; ширина коридора – В_к=2м; высота всех помещений – Н=3м.

Рабочие станции должны подключаться к ЛВС по технологии IEEE 802.3 10/100Base T, серверное оборудование по технологии GigabitEthernetIEEE 802.3 1000BaseT. Соседние здания должны быть соединены по технологии IEEE 802.3ab (гигабитные сети на основе оптоволоконного кабеля), способ прокладки ВОК – подземный. Рекомендуется использовать активное оборудование 3Com. Максимальное время электропитания от накопителей ИБП – 20 мин. Проектом должно быть предусмотрено выделение специальных помещений для организации рабочего места администратора сети и размещения активного оборудования ЛВС.

Сумма для реализации данного проекта составляет 260 000 рублей.

1. ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО ПРОЕКТНОГО РЕШЕНИЯ

1.1 Описание схемы организации связи ЛВС

В соответствии с техническим заданием при проектировании будут использоваться следующие технологии:

· 100-мегабитный Ethernet (IEEE 802.3 100Base-T). Данная технология будет использоваться для соединения абонентов ЛВС, находящихся в одном здании. В качестве среды передачи информации будет использоваться неэкранированная витая пара 5 категории.

· Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ab 1000Base T). Данную технологию будем использовать для соединения сервера с ЛВС вместо технологии GigabitEthernetIEEE 802.3 1000BaseX. Спецификация IEEE 802.3ab была предложена в 1999 году для того, чтобы обеспечить передачу данных со скоростью 1000 Мбит/сек по кабелю UTP 5 категории и при этом увеличить максимальную длину сегмента сети до 100 м.

· IEEE 802.3ab1000Base-SX. Данную технологию будем использовать для соединения зданий и коммутаторов внутри одного здания (расположенных далеко друг от друга), так как она позволяет соединять сегменты сети, находящиеся на расстоянии 500 м, скорость передачи 1000 Мбит/сек, для соединения используется оптоволоконный кабель 50 или 62,5 мкм.

Для организации горизонтальной подсистемы (подсистемы этого типа соответствуют этажам здания) лучше всего использовать неэкранированную витую пару 5 категории, так как она удобна для прокладки в помещениях, позволяет, передавать данные со скоростью 100 Мбит/сек. Экранированная витая пара более дорогая.

Для организации вертикальной кабельной системы, которая соединяет этажи здания будет использоваться оптоволоконный кабель, предназначенный для прокладки внутри помещений. Преимущество ВОК: передает данные на большие расстояния, не чувствителен к электромагнитным и радиочастотным помехам. Основным недостатком ВОК является его стоимость и стоимость прокладки.

Функцией подсистемы кампуса будет являться объединение в сеть подсистем двух зданий. Для вертикальной подсистемы и подсистемы кампуса будет использоваться технология 1000 Base-SX.

1.2 Размещение активного оборудования ЛВС

Для подключения комнат 133, 131, 129, 125, 123, 122, 121 в Здании 1 было решено установить коммутатор в углу коридора между комнатами 122 и 125, а так же для подключения серверного оборудования и комнат 115, 101 расположить второй коммутатор в комнате 117 (серверной).

Сервер подключен к коммутатору в комнате 117, так как у этого коммутатора есть гигабитные интерфейсы.

В Здании 2 было решено установить коммутатор в коридоре между комнатами 223 и 217, по рациональным соображениям.

При расширении сети к данному оборудованию можно будет подключать абонентов других комнат.

2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ

2.1Выбор и характеристики активного оборудования

В соответствии с ТЗ рекомендовано установить активное оборудование компании 3COM. Оборудование данной компании выигрывает по соотношению цена-качество по сравнению с компаниями Cisco (высокая стоимость оборудования) и D-Link (низкая производительность и функциональность). 3COM уже давно на рынке сетевых технологий и продукции компании пользуется спросом (рис 4.)

Рис.4. Спрос на продукцию основных производителей активного оборудования

Требования к выбору Коммутаторов 2 уровня:

· Должно быть несколько двухрежимных порта (10/100/1000 Мбит/сек или SFP) для коммутатора, который обеспечивает подключение между зданиями, подключения коммутаторов между собой и подключения серверного оборудования.

· Количество портов 24. В каждом из зданий количество портов больше, чем компьютеров.

· Коммутатор должен быть предназначен для установки в стойку 19’’;

· Коммутатор должен быть управляемым.

В соответствии с данными требованиями были выбраны следующие коммутаторы:

Com Baseline Switch 2824-SFP Plus – 24-портовый коммутатор (24 порта 10/100/1000 Мбит/с + 4 двухрежимных порта 10/100/1000 Мбит/с или SFP).

Преимущества:

· имеет механизм поддержки стеков до 8 устройств, что в последствии позволит увеличить число портов для подключения абонентов при расширении ЛВС;

· благодаря поддержке скоростей 10/100/1000 Мбит/с можно будет переходить на гигабитные сети;

· управление коммутатором может осуществляться по зашифрованным соединениям при помощи клиента SecureShell (SSH) и по протоколу SecureSocketsLayer (SSL/HTTPS).

Общие характеристики

Тип устройства коммутатор (switch)

Возможность установки в стойку есть

Количество слотов для дополнительных интерфейсов 4

Управление

Web-интерфейс есть

Дополнительно

Поддержка стандартовAuto MDI/MDIX, IEEE 802.1p (Priority tags), IEEE 802.1q (VLAN)

Размеры (ШxВxГ) 440 x 44 x 173 мм

Вес 1.89 кг

Дополнительная информация 4 слота SFP для установки модулей 1000Base-SX или 1000Base-FX fiber.

LAN

Количество портов коммутатора 24 x Ethernet 10/100/1000 Мбит/сек

Внутренняя пропускная способность 48 Гбит/сек

Размер таблицы MAC адресов 8192

Для данного коммутатора необходимы модули расширения расширения 3Com 1000Base-SX (SFP 3CSFP91) - для подключения оптики.

Com Baseline Switch 2226 Plus (3CBLSF26) – Два 24-портовых коммутатора (24 пота 10/100 Мбит/с и 2 слота расширения для модулей 1000Base-T или SFP).

Общие характеристики

Тип устройства коммутатор (switch)

Возможность установки в стойку есть

Дополнительно

Поддержка стандартовAuto MDI/MDIX, IEEE 802.1p (Priority tags), IEEE 802.1q (VLAN), IEEE 802.1d (Spanning Tree)

Размеры (ШxВxГ) 440 x 44 x 173 мм

Вес 1.7 кг

Дополнительная информация 2 порта двойного назначения 10/100/1000 Мбит/с или SFP

LAN

Количество портов коммутатора

24 x Ethernet 10/100 Мбит/сек

Uplink

2 x Ethernet 10/100/1000 Мбит/сек

Внутренняя пропускная способность

8.8 Гбит/сек

Размер таблицы MAC адресов 4192

Для данных коммутаторов необходимы модули расширения 3Com 1000Base-SX (SFP 3CSFP91).

2.2 Расчет длин соединительных линий и сегментов

Длина кабеля и миниканала внутри комнаты будет равна среднему значению расстояния до углов комнаты + высота прокладки кабеля: 7,5 м (однооконная комната), 9,5 (двухоконная), 11,5 (трехоконная), 13,5 (четырехоконная).

При прокладке кабеля нужно учитывать еще 15-20% избыточность, для возможности подключения новых компьютеров.

Расчет длин соединительных линий (Таблица 3)

Всего: 2363,5

Для соединения коммутаторов в соседних зданиях будет использован волоконно - оптический кабель для внешней прокладки бронир. 4 жил 50/125 многомод. ММ.

Способ прокладки подземный.

Рассчитаем длину кабеля:

L = 95 + 100 + 24 = 219м

Комплектация сервера образовательного учреждения.

Kraftway Express Lite модель EL21

Конфигурация сервера

Сервер построен на основе серверной архитектуры Intel с использованием серверного чипсета Intel 3000 с частотой системной шины 800/1066MHz, с поддержкой работы одного двухъядерного процессора IntelPentiumD или Core 2 Duo, использованием памяти unbufferedSDRAMDDR2 533/667 (до 8GB), шин PCI-Expressx8, x4, x1 и PCI 32bit/33MHz.

Сервер ориентирован на использование дисковой подсистемы на базе фиксированных HDD - SATA или SCSI 68 pin.

Сервер предназначен для обслуживания нересурсоемких сервисов, файл- и принт-сервисов, групповых интернет/интранет сервисов, для запуска некритических приложений.

Сервер обладает минимальной стоимостью, достаточной надежностью, удобством эксплуатации и средствами автоматической диагностики и устранения неисправностей.

Сервер изготавливается как в настольном корпусе, так и в 6U Rackmount варианте корпуса для монтажа в 19" стойку.

Техническое описание:

Платформа

Системная плата IntelS3000AH (AspenHill), Intel 3000 чипсет, 800/1066MHzFSB, до 1 CPUIntelPentium D (до 2x2MBL2 cache) или Core 2 Duo (до 2x2MBL2 cache), до 8 GBDDR2-667 (PC5300) или DDR2-533 (PC4200) unbufferedSDRAM, 2 банка памяти (4 DIMM слота). 1 слот x8 PCI-Express, 1 слот x4 PCI-Express, 1 слот x1 PCI-Express, 2 слота 32bit/33MHz PCI.

Интегрированные:

Видеоконтроллер: 2D / 3D accelerator ATI ES1000, 16MB SDRAM,

Сетевые адаптеры: Intel Server Adapter (82573E/V), 10/100/1000Mbit/s и Intel Server Adapter (82541PI), 10/100/1000Mbit/s.

SATA-контроллер: 4 порта, 300MB/s, поддержка уровней RAID 0, 1 и 10,

Функции контроля и управления сервером (интегрированный контроллер мониторинга состояния сервера).

Корпус Intel SС5295UP (Pilot Point III), цвет чёрный, вес ~25кг.

Исполнение: в Настольном корпусе

Габариты в настольном исполнении: высота - 452 мм, ширина - 235 мм, глубина - 487 мм.

Процессор

CPUIntelPentiumD 915 2800 MHz, cache 2x2 MB, FSB 800 MHz

Оперативная память

RAM 1024 MBDDR2-533 ECCDIMM (2x512MB)

В сервер возможно установить до 8 GB памяти группами по 2 модуля (2 канала памяти)

Контроллеры для подключения жестких дисков

RAID - контроллер SATA интегрированный, 4 канала.

Контроллер используется для подключения внутренних HDD.
Все RAID-контроллеры (кроме интегрированного SATA) поддерживают уровни RAID 0, 1, 5, 10, JBOD.

Корзина для жестких дисков

Корзина для фиксированных дисков, без горячей замены.

Установка жестких дисков

В сервер возможно установить до 4-х SATA или 2-х SCSI фиксированных HDD

HDDSATA 160Gb 7200 rpm (100)

Дисковод оптических дисков

DVD-ROMIDE 16x(25)

Функции контроля и управления сервером

Сервер имеет интегрированный контроллер мониторинга состояния наиболее важных параметров сервера. Установка в этот сервер дополнительных модулей управления (Intel Management Modules) не предусмотрена.

интегрированный контроллер мониторинга состояния сервера

C сервером поставляется ПО управления Intel Server Management.

Периферия

Клавиатура Windows, PS/2, черная

Мышь оптическая, 2-кнопочная с колесом, PS/2, черная

2.3 Выбор источника бесперебойного электропитания

Все имеющиеся в настоящий момент на рынке ИБП условно можно разделить на 3 класса:

OFF-LINE или Standby - самые простые и дешевые, не стабилизируют напряжение, выходная амплитуда и частота изменяются так же, как и входные. В нормальном режиме ИБП фильтруют переменное напряжение пассивными фильтрами и при падении/повышении его относительно определенного уровня (например, падении ниже 180В), переходят на аккумуляторы, работают от батарей 5-7 мин и отключают нагрузку.

Линейно-интерактивные (Line-interactive) - средние по стоимости и самые популярные на рынке. При работе в нормальном режиме, ИБП не корректируют частоту. Они имеют пассивные фильтры и в нормальном режиме, фильтруют ими переменное напряжение. При пропадании напряжения, ИБП, оборудованные дополнительными батареями, могут поддержать нагрузку до часа-полутора.

ИБП/UPS структуры ON-LINE - это ИБП с максимальным классом защиты, очень дорогие, используются на крупных промышленных объектах. Они преобразует 100% поступающего к нему на вход переменного напряжения в постоянное, а затем выполняет обратное преобразование, обеспечивают 100% защиту питаемой нагрузки от всех существующих помех в электросети, не имеют задержки при переходе на питание от аккумуляторов.

Для наших целей подойдут линейно-интерактивные ИБП, так как это достаточно экономичное решение, которое позволит обеспечить электропитание сервера и активного оборудования до 30 минут.

Реальная нагрузка:

1) Коммутатор в Здание 2 - 3 Com Baseline Switch 2226 Plus мощностью 30 Вт. Вариант ИБП APC Smart-UPS SC 420VA 230V. Время работы от аккумуляторов: 93 минуты.

Функциональные возможности: Регулируемые точки перехода по напряжению, Автоматический встроенный тест, Автоматическая корректировка сетевого напряжения (AVR) вверх и вниз, Запуск в отсутствие напряжения в сети, Защита от всплесков напряжения, Заменяемые в процессе работы батареи.

2) Коммутаторы в Здание 1 3Com Baseline Switch 2824-SFP Plus и 3 Com Baseline Switch 2226 Plus мощностью по 30 Вт. Вариант ИБП APC Smart-UPS SC 420VA 230V. Время работы от аккумуляторов: 71 минуты.

3) Сервер в Здание 1 KraftwayExpressLite модель EL21. Вариант ИБП

APC Smart-UPS SC 1500VA 230V - 2U Rackmount/Tower.

2.4 Перечень и краткое описание соединительных элементов и компонентов СКС

· Коннектор разъем вилка RJ-45 под UTP Кат. 5 (8P8C03-15N). Фирма PCNet. Для подключения UTP к активному оборудованию.

· Шкаф монтажный напольный 18U 962x600x600 мм (ШТК18.6). Производитель – Россия. Используется для размещения сетевого, телекоммуникационного кроссового и активного 19” оборудования.

Технические характеристики:

Размеры, мм - 962 х 600 х 600 (В х Ш х Г);

Цвет - RAL 7032 светло-серый;

Двери - передняя - запирающаяся на замок с закаленным стеклом, задняя – металлическая;

Стенки - металлические съемные (на замках);

Высота, U – 18;

Масса, кг – 58;

Исполнение – напольный;

Материал - сталь CT08;

Максимальная нагрузка, кг – 300;

Уровень защиты - IP30.

· Патч-панель 19" 1U для кабеля UTP 24 порта RJ45 Кат 5Е (PLU 24XX-1). Производитель – PCNet. Для удобства перекоммутации.

· Патч-корд шнур коммутационный гибкий UTP 2м Кат 5Е (серый) (NM1201-020grey) – для подключения абонентов сети к розеткам. Производитель NEOMAX.

· Патч корд шнур коммутационный гибкий UTP 1м Кат 5Е (цветные) (NM1201-010). Производитель NEOMAX. Для соединения коммутатора с патч-панелью, цветные кабеля – большая наглядность при перекоммутации

Характеристики:

- коммутационные шнуры отвечают требованиям категории 5 и 5e; Модульные вилки RJ45 соответствуют стандартам FCC CFR 47 (раздел 68 подраздел F) и CEI/IEC 603-7;

- для увеличения сопротивляемости к изгибам и к выдергиванию кабеля из разъемов вилки оборудованы литым пластмассовым хвостовиком;

- поставляется в оболочке ПВХ (PVC), соответствующей требованиям IEC 332-1;

- обеспечивает поддержку приложений: 100Base-TX, 1000Base-T; Тип кабеля и количество пар - UTP, 4 пары;

- защитный колпачок - 2 шт;

- тип и количество разъемов - RJ-45, 2 шт.

· Оптическая панель 19" на 8 портов LC-LC коннекторов + спалайс кассета, укомплектованная КДЗС (ОП8LC). Производитель Россия. Оптическая панель предназначена для монтажа в 19" шкафы, стойки, кронштейны. Внутри оптического бокса расположены сплайс–пластины для крепления мест сварки оптических волокон, пиг-тейлы и проходные адаптеры с разъемами LC.

· Волоконно-оптический патч-корд LC-LC 50/125 Duplex 1 метр многомод. ММ. Производитель Россия.

· Розетка внешняя настенная UTP 2 порта RJ45 Кат 5Е (BX-U-28). Производитель PCNet.

· Лоток металлический оцинкованный 50х50х2500 (ЛПМЗ-50). Для проводки кабеля над фальш-потолком. Предпологается расположить в коридоре зданий. Длинна прокладки в первом здании равна 180м, во втором 124м. итого: (180+124)/2,5=122 шт.

· Соединитель для лотка металл/оцинк 50х50 (ПР-СПУ).

· Шпилька М6х2000мм. Элементы для закрепления лотка из расчета 2 шт. на один лоток..

· Миниканал 16х10 (10020 CBR). Производитель Efapel. Для подведения кабелей к абонентским розеткам.

· Миниканал 40х16 (10160 CBR) + заглушка для миниканала 40х16 (10065 ABR) + внутренний угол для миниканала 40х16 (10062 ABR). Производитель Efapel. Для проведения кабелей внутри помещения.

· К миниканалам аксессуары - Т-отводы, внутренние углы, плоские углы, скобы на стык и заглушки:

· Кабель UTP 4 пары одножил. витая пара Кат 5 305м (7562010129). Производитель Teldor. Для соединения абонентов ЛВС с активным оборудованием.

· Волоконно оптический кабель для внешней прокладки бронир 4 жил 50/125 многомод ММ. Производитель Teldor.

2.5 Организация подземной прокладки кабеля

Волоконно-оптический кабель по туннельным кабелям зданий и канализацию (подземная прокладка) между зданиями соединяет два коммутатора.

3. КАЛЬКУЛЯЦИЯ ЗАТРАТ НА ОБОРУДОВАНИЕ И КОМПЛЕУТУЮЩИЕ

Все цены взяты из прайс-листов региональных поставщиков сетевого оборудования.

3.1. Активное оборудование ЛВС

3.2. Сервер и ИБП

3.3. Компоненты СКС

ОБЩАЯ СТОИМОСТЬ: =211 931рублей

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При проектировании сети были учтены все требования, указанные в техническом задании. Общая стоимость оборудования составила 211 931 руб.

В процессе проектирования была заложена избыточность, для возможности расширения сети, подключения новых абонентов.

Сеть организована по типу «звезда», так что все абоненты ЛВС имеют равный доступ к ресурсам сервера. Также существует возможность для модернизации сервера – установка второго процессора, установка дополнительных винчестеров для хранения данных.

Спроектированная ЛВС соответствует телекоммуникационным стандартам.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Методическое руководство «Проектирование структурированной кабельной системы локальной вычислительной сети образовательного учреждения». Составители: Панов Г.И., Филимонов А.Ю., УГТУ, 2006.

2. http://www.gven.ru/

3. http://www.nix.ru

4. http://www.3com.ru

5. http://www.novacom.ru

6. http://www.ell.ru/

7. http://lectures.net.ru/

8. «Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов» Семенов А. Б. – М.: ДМК Пресс, 2003. 432 с.

9. «FastEthernet» Лаем Куин – К.: Издательская группа BHV, 1998 – 448 с.

10. «Локальные сети: Архитектура, алгоритмы, проектирование» Новиков Ю. В. – М.: Издательство ЭКОМ, 2000. – 312 с.