Глава 3. Разработка компонентов вычислительной сети.
Проектируемая локально-вычислительная сеть является коммерческим проектом и предполагает подключение к ней пользователей по их желанию. Канал связи для доступа в Интернет предоставляет компания «Ростелеком», для подключения к ней, необходимо построить линию связи длиной 1,5 километра. Линия связи строится на стандарте 1000BASE-LX, предусматривающая использование одномодового оптического волокна.
Передача IP-телевиденья подразумевает использование спутниковых антенн, использующих, в данное время, для трансляции кабельного телевиденья и сервера для трансляции IP-телевидения в сеть.
Центральный узел сети будет включать Интернет-сервер под управление операционной системой семейства Unix, комбинированной головной станции цифрового телевиденья и центрального коммутатора.
Данная ЛВС предполагает наличие Интернет-сервера.
Так как одновременное подключение 250 пользователей маловероятно, разобьем проект на несколько этапов:
На первом этапе предполагается, что пользователи будут подключены в локально-вычислительной сети по технологии WiFi. Для покрытия всей территории микрорайона потребуется две точки доступа WiFi . Одна из них будет расположена на центральном здании, где будет располагаться серверная, а вторая на крыше дома №4. Подключение второй точки доступа происходит с помощью многомодового оптического волокна. Такая сеть будет поддерживать бесперебойную работу 34 пользователей.
Рисунок.3.1. Первый этап. Структурная схема.
На втором этапе производиться подключение пользователей домов №4 и №6 с помощью технологии 100BASE-TX, которая предполагает использование кабеля типа «витая пара». Такая сеть будет поддерживать бесперебойную работу 124 пользователей сети.
Рисунок 3.2. Второй этап. Структурная схема.
На третьем, и окончательном этапе производится подключение пользователей домов №10, №8 и №2 с помощью технологии 100BASE-TX, которая предполагает использование кабеля типа «витая пара». А точка доступа, которая была расположена на центральном здании, должна быть перенесена на жилой дом №2 для обеспечения доступа к сети жилого дома №2А. Такая сеть будет поддерживать бесперебойную работу всех пользователей сети.
Рисунок 3.3. Третий этап. Структурная схема.
3.1. Выбор способа прокладки кабеля и мест размещения узлов
В проектируемой локально-вычислительной сети можно выделить несколько составляющих:
Последняя миля — канал, соединяющий конечное (клиентское) оборудование с узлом доступа провайдера (оператора связи). В нашем случае это участок сети, соединяющий центральный коммутатор и коммутаторы, находящиеся в жилых домах. В нашем случае мы используем многомодовый оптический кабель.
Существует три способа прокладки кабеля между домами:
1) Прокладка кабелей в грунте.Онадолжна осуществляться кабелеукладочными механизмами. Прокладка кабеля вручную допускается только на участках, где использование кабелеукладчиков невозможно (наличие подземных сооружений, стесненные условия, скальные грунты и т.д.), а также в случаях, когда использование механизированной колонны экономически нецелесообразно ввиду небольшого объема работ и необходимости перевозки механизмов колонны на значительное расстояние. При размотке с барабанов кабеля нельзя допускать его резких изгибов и переломов из-за слипания или смерзания витков, неправильной заводской намотки, резкого изменения скорости вращения барабана и т.д. При этом барабан с кабелем должен равномерно вращаться от усилия рук рабочих или от специально предназначенных для этой цели автоматических устройств. Главным недостатком прокладки кабеля в грунте, является получение специальных разрешений для земляных работ.
2) Прокладка кабеля в канализации. При прокладке оптического кабеля в телефонной канализации должно исключаться кручение и строго контролируется усилие протяжки, которое не должно превышать предельно допустимых значений. Непосредственно сама протяжка кабеля осуществляется в свободном канале канализации, при строительстве которой обычно устанавливается проволока для протяжки. Если эта вспомогательная проволока отсутствует, то вначале проталкивают по каналу специальный стеклопластиковый пруток. В смежном колодце на вышедший из канала пруток закрепляют конец оптического кабеля при помощи специального наконечника и вытягивают пруток плавно и без рывков уже вместе с кабелем обратно. Наконечник, снабженный компенсатором кручения, фиксируется на оптическом кабеле за его стальную оплетку и силовой элемент. В местах резких поворотов трассы в колодце устанавливается поворотный ролик. Когда ролика нет, дальнейшая прокладка кабеля, вытянутого петлей из колодца, после поворота ведется как с начальной точки кабельной трассы.
Прокладка волоконно-оптического кабеля в лотковой канализации выполняется с барабана, который может быть установлен на транспортере или на козлах в кузове автомобиля. До начала работ плиты перекрытия лотков снимают, укладывая их по одну сторону канализационной трассы. Вдоль другой линии лотков выполняют разматывание барабана с укладкой кабеля на дно лотков с последующей укладкой всей строительной длины кабеля на консоли. В случае, когда нет возможности проехать вдоль канализации, барабан установленный стационарно на земле на козлах разматывают и рабочие разносят кабель на руках с обязательным выполнением требований, исключающих кручение, натяжение и перегибы кабеля.
Технология прокладки волоконно-оптического кабеля в туннелях (коллекторах) предусматривает применение той же последовательности выполнения работ и использование технических средств, что и при протяжке в телефонной канализации, но с более строгим контролем за радиусом изгиба кабеля.
3) Прокладка кабеля по воздуху. Достоинствами прокладки кабеля по воздуху являются экономичность, простота прокладки, высокая скорость. К недостаткам можно отнести воздействие неблагоприятных факторов, погодных условий и статического электричества, которые приводят к преждевременному износу, повреждению изоляции, разрывам кабеля. Чаще всего прокладка кабеля по воздуху осуществляется для соединения электросистем между двумя строениями, например, жилыми домами. Такое соединение называется «воздушкой». Если прокладываемый по воздуху кабель не имеет трос внутри, при его прокладке следует применить наружный трос, обеспечивающий дополнительную устойчивость к воздействию налипающего снега, обледенений, ветра. Тросом для прокладки воздушки может быть стальной изолированный провод. При длине прокладываемого кабеля до 80 метров, сечение троса должно быть около 1 - 1.5 кв.мм. Изоляция на тросе необходима для исключения образования коррозии. Крепится трос к стальным скобам на стенах зданий. Трос необходимо заземлить с одной или двух сторон. При заземлении с двух сторон посередине троса следует сделать разрыв и вмонтировать диэлектрик (пластину текстолита). Также следует исключить одновременное касание троса к арматуре двух зданий, поскольку у строений разные потенциалы, что может привести к негативным последствиям (например, наводки на кабель витой пары).
Прокладка кабеля по воздуху осуществляется с крепления кабеля по всей длине к тросу с помощью капроновых стяжек через каждые 50-70 см. Кабель нельзя натягивать до упора, следует крепить кабель к тросу с небольшим провисанием, чтобы не кабель удерживал трос, а наоборот. Стяжки следует накладывать достаточно плотно, исключая скольжение, но не перетянуть, чтобы не повредить изоляцию кабеля.
Непосредственная прокладка кабеля по воздуху выполняется либо с помощью перетягивания кабеля по земле с последующим одновременным подъемом кабеля на оба строения, либо с помощью арбалета или специального газового оружия, выстреливающего трос с прикрепленным к нему кабелем.
Так как для прокладки кабеля в грунте необходимы специальные разрешения, а прокладка кабеля в канализации невозможна, так как в микрорайоне телефонные линии проложены по воздуху, в данном проекте прокладка кабеля между домами будем производить по воздуху. Для прокладки будем использовать самонесущий кабель типа «8» с металлическим тросом, расстояния между домами позволяет подвешивать кабель непосредственно на стенах зданий, без использования дополнительных опор. Схема крепления самонесущего оптического кабеля на стене здания изображена на Рисунке 3.4..
«Последний ярд» — это собственно разводка сигнала внутри дома . Существует мнение, что разводки по дому можно не делать, а подключать каждого пользователя в отдельности, то есть для каждого тянуть или искать отдельный кабель к провайдеру. Мы будем называть такое подключение прямым. Очевидно, что прямое подключение экономически невыгодно и пользоваться им могут только достаточно богатые люди. При коллективном подключении дома требуется технология распределения ресурса по всем участникам проекта.
Существует два способа прокладки кабеля по подъезду:
1)Прокладка кабеля по слаботочной шахте. Протяжка по стояку осуществляется только через слаботочную шахту или через специальную трубостойку. Использовать силовую шахту, ливнесток запрещено. Достоинством является отсутствие дополнительных расходов на сооружение специальных кабель-каналов.
2) Прокладка кабель в специальных кабель-каналах. Такой способ является наилучшим, потому что кабеля отделены от остальных кабелей проложенных по слаботочной шахте, но сооружение данной конструкции требует больших материальных затрат. Так как наш проект является коммерческим, то дополнительные затраты негативно повлияют на общую экономическую эффективность, поэтому прокладку кабеля производим по слаботочной шахте.
3.1.1. Выбор мест размещения узлов
Выбор мест размещения не велик, и можно довольно легко перечислить все доступные места. Но их достоинства и недостатки придется приводить с учетом подвода кабелей, так что задача поиска удачного места может по праву считаться одним из самых сложных вопросов сетестроения.
Существует несколько мест размещения узлов:
1) Технический этаж. Сносные температурные условия, нет особых проблем с электропитанием и заземлением. Удобно делать межподъездную разводку по варианту "один дом - один узел". Главный минус - место легкодоступно для воров и вандалов. Против этого можно защититься, например, прочным ящиком.
2) Чердак. Нет питания, заземления, высокаяпожароопасность. Часто недоступны шахты слаботочной проводки (если они вообще есть). Проблемы с температурой и влажностью. Очень легкий доступ для воров и вандалов.
3) Стена подъезда. Все, кроме беспроблемного питания и комнатной температуры, идет в минус. Заметность, опасность воровства, сложности с подводом коммуникаций по варианту "один дом - один узел".
4) Подъездныйэлектрощиток (часть слаботочной проводки). Почти то же самое, что и размещение на стене подъезда, но прибавляется необходимость уложиться в крайне небольшие габариты. Защиту от воров можно делать только путем маскировки - другие методы фактически неприменимы.
5) Электрощитовая (отдельное помещение на первом этаже). Очень неплохой вариант - питание, температура, заземление, защита от злоумышленников - на уровне. Минус - если ввод в здание производится с крыши, и, хуже того, подвал недоступен для разводки, возникают существенные сложности с прокладкой кабелей по узкой шахте слаботочной проводки. В случае доступности подвала для прокладки линий данный вариант почти идеален, из-за хорошей грозозащищенности.
5) Подвал. По своим характеристикам сильно напоминает технический этаж. Недостаток - возможна высокая влажность и повреждение кабелей крысами. Преимущество –хорошаягрозозащищенность.
6) Квартира жильца. Все условия близки к идеальным, кроме одного, если жильца нет дома, устранить сбои в работе оборудования невозможно.Тем не менее, этот способ часто практикуют начинающие сети. Удобно и дешево.
Так как ввод в здания производится с крыши и в доме отсутствует технический этаж, узлы локально-вычислительной сети будут размещаться подъездных электрощитах.
3.1.2. Выбор способа подключения коммутаторов, устанавливаемых в жилых помещениях, к центральной магистрали
Существует три способа подключения:
1)С помощью оптических разветвителей. Существует два вида разветвителей:
а) Оптические планарные разветвители. Изготавливаются методом вытравливания волноводного слоя, выращенного на основе ниобата лития на монокристалле кремния, соответствующей конфигурации дерева разветвителя.
Рисунок 3.1.1. Оптические планарные разветвители.
б) Оптические сплавные разветвители. Оптический разветвитель представляет из себя пассивное устройство, разделяющее поток энергии, передаваемый по оптоволокну. Данное устройство является пассивным, поскольку для разделения оптической мощности электропитание не требуется. На рисунке 3.1.2. показано разделение оптической мощности P1 на два потока P2 и P3 при помощи оптического разветвителя, имеющего один вход и два выхода.
Рисунок 3.1.2. Оптические сплавные разветвители.
2) С помощью маршрутизатора. Предполагает установку дополнительного маршрутизатора, оптическое волокно приходит к маршрутизатору, а от него отходит к коммутаторам. Достоинством данного способа является равномерное распределение нагрузки между коммутаторами. Недостатком является установка дополнительного оборудования и, при выходе из строя маршрутизатора, связь коммутаторов с магистралью прерывается.
3)По цепочке от коммутатора к коммутатору. Такой способ не требует дополнительных вложений, но при выходе из строя коммутатора, все последующие коммутаторы становятся недоступными.
Для обеспечения надежной работы сети необходимо, чтобы активное сетевое оборудование работало независимо друг от друга, а этого можно добиться только использованием оптических разветвителей.
В данном проекте будет использовать оптические сплавные разветвители 1x2, с разделением мощности 20/80, без оконцовки производства фирмы «Компонент» стоимостью 215 рублей за штуку.