Politechnika Zielonogórska

Wydział Elektryczny

Sieci komputerowe

Projekt nr 1

Temat: Sieć w technologii ETHERNET.

Wykonali:

Anna Rożnowska

Piotr Wojciechowski

Gr. 35 b

Założenia wstępne:

Zaprojektować lokalną sieć komputerową instalowaną w budynku o topografii przedstawionej na załączonej dokumentacji. Zaproponować rozmieszczenie stanowisk komputerowych oraz serwera sieci zgodnie z podaną liczbą stanowisk komputerowych.

Zaprojektować dedykowaną instalację elektryczną do projektowanej sieci komputerowej.

W ramach projektu należy:

1. Określić profil firmy, przeprowadzić analizę jakiego typu sieć będzie najodpowiedniejsza w przedstawionym zadaniu (sieć komputerów równorzędnych - Peer-to-Peer, sieć typu klient - serwer, możliwość wygospodarowania dodatkowego pomieszczenia na PCS).

2. Zaprojektować dedykowaną instalację elektryczną do projektowanej sieci komputerowej, określić ilość obwodów oraz trasy instalacji elektrycznej na poszczególnych kondygnacjach, zestawić wyposażenie tablic rozdzielczych, dobrać urządzenia zabezpieczające nadprądowe oraz wrp, dobrać przekrój przewodów.

3. Zaprojektować elementy okablowania strukturalnego, wybrać punkty koncentracji okablowania, zaprojektować trasy instalacji sieci komputerowej okablowania poziomego i pionowego, zaproponować odpowiednią szafę kablową z podstawowym wyposażeniem oraz sposób zabezpieczenia przewodów sieci komputerowej, podać sposób sprawdzenia zamontowanej instalacji sieciowej.

4. Wybrać urządzenia sieci komputerowej, narysować strukturę sieci komputerowej (urządzenia aktywne, sposób połączeń...), przeprowadzić niezbędne analizy i obliczenia potwierdzające poprawność zaproponowanego rozwiązania, określić jakie są graniczne możliwości proponowanego rozwiązania, określić przybliżoną efektywność komunikacyjną zaprojektowanej sieci, przeprowadzić analizę w jaki sposób można zwiększyć efektywną przepustowość komunikacyjną zaprojektowanej sieci (zastosowanie technologii przełączania, segmentowania sieci).

1. Profil firmy. Typ sieci. Punkt centralny sieci (PCS).

Niniejszy projekt sieci komputerowej (oraz dedykowanej sieci elektrycznej) przeznaczony jest dla Zakładu Ubezpieczeń Społecznych (ZUS). Instytucja ta zajmuje trzykondygnacyjny budynek. W budynku znajduje się 26 pomieszczeń (7 na parterze, 9 na pierwszym piętrze i 6 na drugim piętrze), w których umieszczonych zostanie łącznie 47 stanowisk komputerowych (stacji roboczych) oraz serwer.

Środowisko sieci określane jest przez sieciowy system operacyjny oraz protokoły zapewniające komunikację i usługi sieciowe. Istnieją dwa podstawowe typy sieciowych systemów operacyjnych:

- każdy z każdym (peer-to-peer) - takie rozwiązanie daje wszystkim systemom w sieci

taki sam status.

• Dedykowany serwer (klient - serwer) - w rozwiązaniu tym jeden lub więcej

komputerów spełnia wyłącznie rolę dedykowanego serwera i nie wykonuje żadnych

innych zadań.

Serwer wypełnia takie zadania jak: przechowywanie i odzyskiwanie plików,

zarządzanie, współdzielenie drukarek i bezpieczeństwo.

Najbardziej odpowiednim rozwiązaniem jest sieć typu „klient - serwer”. Odkąd ceny sprzętu komputerowego uległy obniżeniu, decyzja, czy wykorzystywać komputer jako serwer dedykowany, czy też nie, przestała być kłopotliwa. Najlepszym rozwiązaniem jest zakup osobnego komputera, uruchomienie na nim systemu operacyjnego w trybie serwera dedykowanego i zamknięcie takiego serwera w zabezpieczonym pomieszczeniu. Rozwiązanie to zapewnia odpowiednią ochronę danych oraz nie sprawia problemów z ich wymianą.

Architekturę sieci definiuje jej topologia, metoda dostępu do systemu okablowania oraz stosowane protokoły komunikacyjne. Topologię sieci można sobie wyobrazić jako mapę przebiegu sieciowego. Sieć może mieć topologię liniową, pierścienia i gwiazdy.

Ta sieć będzie miała topologię gwiazdy. W rozwiązaniu tym wszystkie przewody rozgałęziają się z jednego miejsca (tzw. PKO - punkt koncentracji okablowania). Konieczne jest więc prowadzenie kabla do każdej stacji roboczej, ale jego uszkodzenie powoduje odłączenie tylko tej stacji roboczej, która przyłączona jest do uszkodzonego fragmentu sieci.

Sieć w technologii Ethernet wykorzystuje tę właśnie topologię.

Jeśli chodzi o metodę dostępu do systemu okablowania - jest to sposób uzyskiwania dostępu do mediów transmisyjnych przez stację roboczą. Ethernet wykorzystuje metodę dostępu z nasłuchiwaniem nośnej / wykrywaniem kolizji (CSMA / CD).

Sieć będzie wykonana w standardzie Ethernet 10Base-T (skrętka o maksymalnej długości segmentu do 100 metrów). Standard ten posiada przepustowość 10 Mbit/sek.

Połączenia wykonane będą za pomocą czteroparowej skrętki UTP kategorii 5.

Zastosowanie skrętki kat. 5 oraz odpowiednich urządzeń aktywnych (switching hub'ów), pozwala na uzyskanie większej efektywnej przepustowości oraz na spełnienie wymagań przyszłościowych (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).

Punkt centralny sieci (PCS) zostanie umiejscowiony w jednym z pomieszczeń na środkowej kondygnacji - pierwsze piętro (patrz schemat). W pomieszczeniu tym (oprócz jednego stanowiska roboczego) zostanie umieszczony serwer oraz odpowiednia szafa kablowa z podstawowym wyposażeniem.

Ponadto na każdej kondygnacji (w korytarzu przy schodach) umieszczona zostanie jedna skrzynka rozdzielcza, która będzie odpowiadała za zasilanie danego piętra. Wszystkie trzy skrzynki rozdzielcze podłączone będą do głównej rozdzielni, która znajduje się w piwnicy.

2. Dedykowana instalacja elektryczna.

Na potrzeby sieci komputerowej zaprojektowana została dedykowana sieć elektryczna.

Na każdej kondygnacji, ponad schodami umieszczona została jedna skrzynka rozdzielcza, co daje razem trzy takie skrzynki, z których każda jest przyporządkowana swojej kondygnacji. Wszystkie trzy skrzynki połączone zostały z rozdzielnią główną (RG), która (wg założeń) znajduje się w piwnicy budynku. Na każdym z pięter od skrzynki rozdzielczej poprowadzone zostało 6 obwodów co oznacza, że każdej fazie przyporządkowane zostały 2 obwody.

Budynek ma 3 kondygnacje, tak więc razem będzie poprowadzone 18 obwodów (3 x 6), co oznacza, że na każdą fazę przypada łącznie po sześć obwodów.

Na jeden obwód przypada 8 lub 10 gniazdek co oznacza odpowiednio 2 lub 3 stacje robocze.

Parter: 6 obwodów - 54 gniazda (typu CAN-PF) - 15 stacji roboczych.

Piętro I: 6 obwodów - 60 gniazd (typu CAN-PF) - 17 stacji roboczych plus serwer.

Piętro II: 6 obwodów - 54 gniazda (typu CAN-PF) - 15 stacji roboczych.

Razem zamontowanych zostanie 168 gniazd co po równomiernym rozłożeniu daje 56 gniazdek na jedną fazę. Poniżej schemat rozmieszczenia gniazd i trasy przewodów

.

Jak już wspomniano, każda kondygnacja posiada jedną skrzynkę rozdzielczą, a z każdej skrzynki wyprowadzono 6 obwodów zasilających. Każdy z nich musi posiadać odpowiednie zabezpieczenia. W tym celu zastosowane zostaną wyłączniki nadprądowe oraz różnicowoprądowe (po jednym na każdy obwód).

W projekcie zastosowane będą wyłączniki różnicowoprądowe (10 mA) multi 9 typ ID niemieckiej firmy MERLIN GERIN. Stosowane są one do:

• zabezpieczenia przeciwporażeniowego przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim

• zabezpieczenia instalacji przed powstaniem pożaru w wyniku uszkodzenia izolacji

• łączenia prądów roboczych

• izolowania wyłączonego obwodu

Wyłączniki te będą typu A o czułości 10mA. Spełniają one wymagania normy IEC 1008.

Wyłączniki różnicowoprądowe typu ID muszą być zabezpieczone przed przeciążeniem i zwarciem za pomocą wyłączników nadprądowych lub bezpieczników.

W tym celu zastosowane zostaną tzw. wyłączniki nadmiarowe (nadmiarowo prądowe) firmy Doepke Norden (po jednym na każdy obwód). Zastosowanych zostanie 18 wyłączników różnicowoprądowych (wrp) oraz 18 wyłączników nadprądowych.

Z powyższych ustaleń wynika, że na wyposażeniu każdej ze skrzynek rozdzielczych musi się znaleźć 6 wyłączników różnicowoprądowych oraz 6 wyłączników nadprądowych.

Obwody zostaną poprowadzone przewodami typu YDY o średnicy 2,5mm². Od rozdzielni głównej do skrzynek rozdzielczych zostanie poprowadzone po 5 przewodów (3 fazy - L1, L2, L3, przewód neutralny N oraz przewód ochronny PE). Dalej od każdej ze skrzynek odchodzą po 3 przewody na każdy obwód (jedna z faz oraz N i PE).

3. Okablowanie strukturalne sieci komputerowej.

Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że na założenie sieci potrzebne będzie ok. 1500 m przewodu (skrętka kat. 5) plus ok. 300 m przewodów zapasowych (w wypadku przyszłej rozbudowy sieci). W celu zachowania bezpieczeństwa systemu okablowania przewody zostaną poprowadzone w odpowiednich kanałach kablowych firmy THORSMAN.

Wszystkie przewody prowadzone będą z Punktu Centralnego Sieci (PCS). W punkcie tym umieszczona zostanie szafa dystrybucyjna SZB''19 wyposażona w trzy 24 - portowe panele dystrybucyjne (24 x RJ45) UTP kat. 5. Ponadto w szafie tej znajdą się wentylatory, listwa zasilająca oraz switching huby, o których mowa będzie później. Połączenia w szafie pomiędzy panelami, a przełącznikami (switchami) będą wykonane za pomocą kabli krosujących (UTP kat. 5) o długości 1m.

W poszczególnych pomieszczeniach budynku zostanie zamontowanych 48 gniazd RJ - 45 kat. 5 - nieekranowanych (UTP). Każda stacja robocza połączona zostanie z gniazdem RJ-45

za pomocą przewodu o długości od 2 do 5 metrów.

Okablowanie użyte przy łączeniu elementów musi być najwyższej jakości ze względu na zasadniczy wpływ na funkcjonowanie całego budynku. Nawet najlepsze systemy pracujące w budynku będą bezużyteczne, nie tylko w przypadku awarii okablowania danego systemu, ale także połączeń międzysystemowych. Stąd też prawidłowo zrealizowany system okablowania uwzględnia nie tylko warunki, w jakich będzie pracował (trudne warunki atmosferyczne, wysoka temperatura), ale także może skorzystać z istniejących obwodów awaryjnych równocześnie informując o zaistniałej awarii.

Innym zagadnieniem, powiązanym z systemem okablowania, jest bezpieczeństwo przesyłanych informacji. Jeśli dostęp do okablowania przesyłającego informacje będzie narażony na ingerencje z zewnątrz, informacje (np. obrazy z kamer) mogą zostać sfałszowane. Dlatego systemy przesyłające dane poprzez sieć, powinny szyfrować dane w sposób eliminujący możliwość fałszerstwa, nawet przy całkowitym dostępie osób postronnych do okablowania.

Niniejsza sieć komputerowa zaprojektowana została na bazie elementów pasywnych firmy OPTIMUS NETWORKS S.A. System okablowania strukturalnego (SOS) kategorii 5 może być użytkowany ze wszystkimi protokołami i systemami transmisji danych wymagającymi szerokości pasma do 100 MHz, a więc również Ethernet.

Główne grupy elementów i podzespołów systemu okablowania strukturalnego
Optimus Networks:

- Kable miedziane - czteroparowe kable typu drut w wersji nieekranowanej UTP kat.5,

kabel typu skrętka spełnia wymagania odporności na rozprzestrzenianie płomienia

IEC332-1. Skrętka gwarantuje prędkość transmisji 100 Mbps.

Podstawowe dane techniczne:

Impendacja - 100 Ohm Ilość par - 4 Powłoka - polietylen Średnica żyły - 0.5 mm

Skrętka czteroparowa nieekranowana (UTP)

- Kable krosujące miedziane - kable połączeniowe o długościach 1m., wykonane z linki

kat. 5, zakończone wtykami RJ-45, w wersji nieekranowanej (UTP), służą do

wykonywania połączeń w szafach krosowniczych oraz połączeń np. pomiędzy komputerem

a gniazdem..

Podstawowe dane techniczne:

Impendacja - 100 Ohm Ilość par - 4 Powłoka - polietylen Średnica żyły - 7*0.16 mm

Kabel krosujący nieekranowany (UTP)

- Panele modulrne - panel kat.5 zawiera 24 moduły RJ45 w wersji nieekranowanej,

przystosowane do montażu w szafach. Podstawowe dane techniczne: Ilość modułów RJ45 - 24 Rodzaj - nieekranowane Wysokość / szerokość - 1,5 HU, 19''

Panel 24*RJ45, nieekranowany

- Gniazda RJ-45 - pojedyncze i podwójne gniazda modularne ośmio-pinowe RJ-45,

nieekranowane kat.5. Wykonane jest w oparciu o technikę szybkiego łączenia LSA+.

Wyposażone są standardowo w osłonę przeciwpyłową (klapka). Jest to standardowe

połączenie do przesyłu danych i głosu.

Podstawowe dane techniczne:

Ilość modułów RJ-45 - 1 lub 2 ekran.

Sposób montażu - natynkowo lub podtynkowo

Gniazdo podwójne nieekranowane podtynkowe

Gniazdo pojedyncze nieekranowane natynkowe

- Szafa dystrybucyjna - instalowana w punktach dystrybucyjnych - piętrowych,

budynkowych i kampusowych. Szafa SZB 19''jest szafą o konstrukcji szkieletowej, spawanej. Standardowo szafa wyposażona jest w: dwie osłony boczne, drzwi przednie, tylne, dach, cztery belki nośne, zespół linek uziemiających, stopki.

- Osprzęt montażowy i testujący - specjalistyczne narzędzia do montażu i rozszywania

kabli oraz mierniki do sprawdzenia poprawności wykonanych połączeń.

Tester par okablowania jest urządzeniem prostym w użyciu, oszczędzającym wiele czasu i

niezbędnym dla wszystkich instalatorów wykonujących systemy okablowania

teleinformatycznego. Przyrząd składa się z nadajnika i odbiornika, sprawdza wszystkie

pary kabla (max. do 4 par). Stan wykonanej instalacji pokazywany jest para po parze przy

pomocy diod świecących (LED) i użytkownik decyduje czy wymagany standard jest

osiągnięty.

Test poprawności montażu żył - sprawdzana jest poprawność wykonywania połączeń.

Test poprawności montażu żył - sprawdzana jest poprawność polaryzacji.

Test rezystancji pętli.

Tester poprawności połączeń

Montaż i eksploatacja systemu Optimus Networks jest prosta, m.in. dzięki możliwości montażu kabli od przodu paneli krosujących w szafach oraz w gniazdach telekomunikacyjnych RJ45.

Elementy systemu są produkowane w zakładach posiadających certyfikat jakości serii ISO 9000, są zgodne z normą:

ISO/IEC 11801

CENELEC EN 50173

ISO/IEC 11801

EIA/TIA 568A

IEC 332-1

ISO 55022

System okablowania strukturalnego Optimus Networks ma świadectwo homologacji ministra łączności RP nr 428/97, a także spełnia normy kategorii 5, co potwierdzone jest certyfikatem nr 97065 wydanym przez Delta Electronics Testing z Danii.

4. Część aktywna sieci.

Powyższa sieć komputerowa posiadająca topologię gwiazdy, wykorzystuje najnowszą generację przełączników firmy 3Com - SuperStack II Switch 3300 (wersja 24-portowa). Przełączniki te można zestawiać w wieże. Można łatwo skalować wydajność dzięki wewnętrznej komunikacji przełączników, która umożliwia zestawowi przełączników SuperStack II Switch 3300 pracę jako jedna całość. Wiele przełączników może nawet dzielić jeden adres IP.

Możliwość zestawiania wież z przełączników SuperStack II Switch 3300 eliminuje potrzebę komunikacji pomiędzy nimi poprzez porty sieciowe. Każdy z przełączników ma wbudowany specjalny port (na tylnej ścianie obudowy), tak zwany Matrix Port, służący do łączenia przełączników. Dwa przełączniki mogą zostać połączone przy pomocy kabla SuperStack II Switch Matrix Cable (3C16965). W celu połączenia więcej niż dwóch przełączników (w niniejszej sieci komputerowej wieża składa się z trzech przełączników) , wymagany jest moduł SuperStack II Switch Matrix Module (3C16960), który może zostać zainstalowany w dowolnym przełączniku w wieży. Połączenie jest realizowane przy pomocy kabli SuperStack II Switch Matrix Cable pomiędzy modułem SuperStack II Switch Matrix Module a portami przełączników. Dzięki temu można stworzyć jeden duży przełącznik wirtualny zawierający 72 porty (trzy przełączniki 24-portowe). Wewnętrzne połączenia pomiędzy przełącznikami zrealizowane dzięki SuperStack II Switch Matrix Module zapewniają wysoką efektywność komunikacyjną, która dla wszystkich stanowisk będzie wynosić około 10 Mbps. Dodatkowo rozwiązanie to nie zajmuje cennych portów szybkiego Ethernetu, które mogą być wykorzystane w inny sposób.

SuperStack II Switch 3300 może zostać wyposażony w superszybkie moduły zapewniające połączenie z szybkim Ethernetem, szybkim Ethernetem z łączami światłowodowymi, gigabitowym Ethernetem i ATM.

SuperStack II Switch 3300 nadaje się do obsługi stacji roboczych oraz łączenia koncentratorów i przełączników w dużych sieciach. Pojedyncze urządzenie obsługuje do 12000 adresów MAC.

SuperStack II Switch 3300 wersja 24-portowa - widok z przodu.

Przykładowe zestawianie przełączników w wieże

Dwa przełączniki SuperStack II 3300 można ustawić w wieżę, której elementy połączone są kablem SuperStack II Matrix Cable.

Moduł SuperStack II Switch Matrix Module i kable SuperStack II Switch Matrix Cable umożliwiają zbudowanie wieży złożonej z czterech przełączników.

Każda z 47 stacji roboczych (oraz serwer) wyposażona jest w kartę sieciową PCI 3Com EtherLink z procesorem 3XP. Wykorzystanie powyższych kart powoduje zmniejszenie obciążenia, uzyskanie maksymalnej przepustowości sieci, szyfrowanie danych, zapewnia wydajność i bezpieczeństwo. Zintegrowany procesor 3XP obsługuje zadania związane z przetwarzaniem ruchu w sieci, dzięki czemu system może się zająć obsługą aplikacji, co zapewnia optymalną wydajność sieci i systemu.

---