Реферат: Локальная сеть Ethernet в жилом микрорайоне

Реферат: Локальная сеть Ethernet в жилом микрорайоне

Министерство путей сообщения Российской Федерации

Омский государственный университет путей сообщения

(ОмГУПС)

Кафедра «Автоматика и системы управления»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ 

Заведующий кафедрой АиСУ

________ А. Б. Кильдибеков

«___» июня 2004 г.

ЛОКАЛЬНАЯ СЕТЬ ETHERNET В ЖИЛОМ МИКРОРАЙОНЕ

Пояснительная записка к дипломному проекту

ИНМВ. 109182.000 ПЗ

СОГЛАСОВАНО                                     

Консультант по экономике –                                          Студент гр. 29З

доцент кафедры ЭЖТ и УК                                      

___________ А. Ю. Панычев                                          ___________ А. И. Калиновский

«___» июня 2004         г.                                                  «___» июня 2004 г.

Консультант по безопасности                               Руководитель –   жизнедеятельности –                                                  доцент кафедры АиСУ

старший преподаватель кафедры БЖ и Э                                                             

___________ Б. В. Мусаткина                                ___________ А. Б. Кильдибеков

«___» июня 2004         г.                                                  «___» июня 2004 г.        

Омск  2004

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Факультет: ИАТИТ

Кафедра: АиСУ

Специальность: Информационные системы (ж.д. транспорт)

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой

____________А. Б. Кильдибеков

«__»________2004 г.

ЗАДАНИЕ

 на дипломный проект студента

 Калиновского Анатолия Игоревича

1.         Тема проекта: «Локальная сеть Ethernet в жилом микрорайоне» утверждена приказом по университету от «___» _________ 2004 г. №__________

2.         Срок сдачи студентом законченного проекта «___» _________ 2004 г.

3.         Исходные данные к проекту:

Жилой микрорайон по улицам Масленникова и 20 Лет РККА состоящий из четырнадцать домов, тринадцать из которых подключены. Изначально сеть включала в себя четыре дома и была построена на витой паре категории 5Е. После смены владельца сеть была модернизирована и расширена. На магистральных линиях витую пару сменило оптоволокно. Сеть подключена по выделенному каналу к Интернет, по технологии ADSL.

4.         Содержание расчётно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)

4.1 Принципы построения домашних сетей

4.2 Технология FastEthernet

4.3 Волоконно-оптические линии связи

4.4 Технологии DSL

4.5 ЛВС в микрорайоне по улицам Масленникова и 20 лет РККА

4.5.1 Выбор мест расположения оборудования

4.5.2 Выбор топологии сети

4.5.3 Выбор типа кабеля

4.5.4 Прокладка кабеля

4.5.5 Активное сетевое оборудование

4.5.6 Выбор типа оптоволоконного кабеля

4.5.7 Прокладка оптоволоконного кабеля

4.5.8 Выбор типа оптических коннекторов

4.5.9 Выбор типа соединения оптоволокна

4.5.10 Сварка оптоволокна

4.5.11 Настройка  на сервере PPPOE-SERVER и Firewall  под Linux.

4.5.12 Настройка PPPOE под Windows на компьютере клиента

4.6. Рассчёт сметной стоимости

4.7 Техника безопасности при производстве работ на электрооборудовании ЛВС

5.         Перечень графического материала

5.1 Структура изначальной сети

5.2 Схема изначальной сети

5.3 Структура модернизированной сети

5.4 Схема модернизированной сети

6.      Консультанты по проекту (с указанием относящихся к ним разделов):

Руководитель проекта____________

Календарный план:

7.         Дата выдачи задания 15 марта 2004 г.

Руководитель проекта ____________ А. Б. Кильдибеков

Задание принял к исполнению______________ А. И. Калиновский

Реферат

УДК 681.518

Дипломный проект содержит 88 страниц, 5 рисунков, 9 таблиц, 12 источников, 6 листов графического материала.

Сеть, Интернет, кабель, коммутатор, Ethernet, ADSL, оптоволокно, Linux, PPPOE, витая пара, медиаконвертор.

Объектом разработки является локальная компьютерная сеть в жилом микрорайоне, расположенном по улицам Масленникова и 20 Лет РККА. 

Цель – проработать все аспекты и тонкости построения домашней сети, чтобы на практике достичь максимально надёжной, долговечной, удобной в эксплуатации и экономически выгодной сети.

В результате проделанной работы были найдены и проработаны оптимальные решения для построения, как домашней сети по улицам Масленникова и 20 Лет РККА горда Омска, так и для построения аналогичных локальных компьютерных сетей в большинстве крупных городов России. Учитывая, что домашние сети начали активно развиваться только недавно, и принципы построения ещё окончательно не выработаны, данная работа будет полезна для большинства людей занимающихся строительством домашних сетей.   

Кроме того, данный дипломный проект интересен тем, что в нём описывается разработка как простейшей локальной домашней сети, не требующей больших финансовых вложений, так и модернизация и расширение существующей сети, до сети значительно более высокого уровня с использованием современных технологий, охватывающей большое количество жилых домов.

Содержание

Введение. 8

1 Принципы построения домашних сетей. 9

1.1 Технология FastEthernet 13

1.1.1 Спецификации физического уровня Fast Ethernet 16

1.1.1.1 Физический уровень 100Base-FX - многомодовое оптоволокно. 17

1.1.1.2 Физический уровень 100Base-T4 - четырехпарная витая пара. 20

1.1.2 Протоколы TCP/IP. 21

1.2 Волоконно-оптические линии связи. 25

1.3 Технологии DSL. 31

1.3.1 Технология ADSL. 34

1.4 Анализ конфигураций широкополосного абонентского доступа. 37

1.5 Подготовка кабельной сети к развертыванию xDSL. 42

2 ЛВС в микрорайоне по улицам Масленникова и 20 лет РККА.. 47

2.1 Выбор мест расположения оборудования. 47

2.2 Выбор топологии сети. 48

2.3 Выбор типа кабеля. 51

2.4 Прокладка кабеля. 51

2.5 Активное сетевое оборудование. 52

2.7 Модернизация и расширение сети. 55

2.7.1 Выбор типа оптоволоконного кабеля. 55

2.7.2 Прокладка оптоволоконного кабеля. 56

2.7.3 Выбор типа оптических коннекторов. 57

2.7.4 Выбор типа соединения оптоволокна. 58

2.7.5 Сварка оптоволокна. 58

2.7.6 Оптические шкафы.. 59

2.7.7 Выбор оборудования. 59

2.2.8 Настройка  на сервере PPPOE-SERVER и Firewall  под Linux. 62

2.2.9 Настройка PPPOE под Windows на компьютере клиента. 65

3. Расчёт сметной стоимости ЛВС.. 68

4. Техника безопасности при производстве работ на электрооборудовании ЛВС.. 75

4.1 Характеристика возможных опасных и вредных производственных факторов  75

4.2 Организационно-технические мероприятия по технике безопасности. 78

4.3 Технические средства защиты, обеспечивающие безопасность работ; оценка их эффективности. 79

Заключение. 84

Библиографический список. 86

В конверте на обороте обложки:

Компакт-диск CD-R:    Пояснительная записка.

                                     Презентация.

                                     Демонстрационные листы.

Демонстрационные листы:

Схема сети изначальной…...………………………………………...лист 1

Стукутура сети изначальной………………………………………...лист 2

Схема сети модернизированной ....…….…………………………...лист 3

Схема сети модернизированной….…….…………………………...лист 4

Стукутура сети модернизированной ..……………………………...лист 5

Стукутура сети модернизированной ..……………………………...лист 6

Сеть Интернет становится все более популярной, однако настоящая популярность придет, когда к ней будет подключен каждый дом. Сейчас же наиболее массовым является телефонное соединение. Скорость его не превышает 56 кбит/c, и поэтому пользоваться мультимедийными ресурсами Интернет практически невозможно — IP-телефонии, видео-конференциям, потоковому видео и другим аналогичным сервисам для нормальной работы требуются более высокие скорости. Сегодня появляются технологии, способные увеличить скорость подключения, но пока они дороги для индивидуального пользователя. Один из возможных вариантов – коллективное подключение к Интернет, домашние сети. Благодаря которым, появляется возможность значительно сократить финансовые затраты на подключение для конечных пользователей.  Хотя коллективный доступ уже несколько лет практикуется в России, пока еще не выработаны стандарты, обеспечивающие грамотное создание дешевых домашних сетей.

Целью данного проекта является разработать домашнюю компьютерную сеть в жилом микрорайоне по улицам Масленникова и 20 Лет РККА, подключённую к Интернет по выделенному скоростному каналу от компании «Сотлайн». Многих пользователей сети Интернет не удовлетворяет качество связи обеспечиваемое аналоговыми модемами при подключении к Интернет. Кроме того, часто конечным пользователям экономически более выгодно подключение к Интернет по выделенному скоростному каналу за счёт того, что в таком случае оплачивается трафик, а не длительность соединения как при использовании аналоговых модемов. Локальная компьютерная сеть в жилом микрорайоне позволила создать коллективный доступ к Интернет по высокоскоростному выделенному каналу по доступным для конечных пользователей ценам. При этом, значительно большая скорость соединения с Интернет позволяет расширить возможности его использования и проводить аудио-видео конференции, прослушивать Интернет-радио. Кроме того, пользователи локальной сети могут обмениваться между собой программами, музыкальными и видео записями и играть в сетевые компьютерные игры.

Для обеспечения стабильного функционирования сети сеть должна обладать надёжностью кабельных соединения, правильно топологией,  грамотным выбором мест расположения оборудования. При этом важно обеспечить низкий бюджет проекта, чтобы сохранить доступность подключения. В данной работе проработаны все аспекты для создания качественной, современной локальной компьютерной сети в жилом микрорайоне, которые в настоящий момент имеют практическую реализацию  и подтверждение правильности технических решений в виде стабильно функционирующей компьютерной сети в данном микрорайоне.

Построение домашней сети — это фактически решение проблемы «последней мили», то есть создание дешевых, удобных и наиболее скоростных каналов в Интернет для конечных пользователей. Принято разделение территории, на которой происходит подключение домашнего компьютера, на три участка.

«Последняя миля» — это участок сети между провайдером Интернет и домом пользователя. На этом отрезке необходимы высокоскоростные технологии «точка–точка», с помощью которых передается весь поток информации, генерируемый и поглощаемый всеми пользователями, живущими в этом доме. Для последней мили обычно применяют выделенные линии, xDSL-технологии, кабельные модемы, радио-Ethernet, обычный Ethernet и различные оптоволоконные технологии передачи данных. Для расширения прямого канала можно также использовать однонаправленный спутниковый доступ.

«Последний ярд» — это разводка сигнала внутри дома. Существует мнение, что разводки по дому можно не делать, а подключать к Интернет нужно каждого пользователя в отдельности, то есть для каждого тянуть или искать отдельный кабель к провайдеру. Такое подключение называется прямым. Очевидно, что прямое подключение экономически невыгодно. При коллективном подключении дома требуется технология распределения ресурса по всем участникам проекта. Для этого можно использовать Ethernet, HomePNA, xDSL и радио-Ethernet.

«Последний фут» — это разводка сигнала по квартире. Конечно, если в квартире проложена СКС, то проблем с подключением компьютера не будет, но в любом другом случае прокладка кабеля по квартире связана с определенными проблемами. Впрочем, даже без подключения к Интернет иногда возникает необходимость собрать в единую сеть несколько компьютеров. Для этого можно использовать либо радиотехнологии — Bluetooth или Home FR, либо HomePNA по телефонной сети.

Большинство домашних сетей являются не коммерческими, и строятся жителями районов. Они прокладывают кабель и подключают сеть к Интернет. Как правило, такие инициаторы сами же являются и владельцами домашней сети. Подобную организационная схема устраивает провайдеров, поскольку в этом случае они лишь оказывают посильную помощь в развитии и поддержке сети, которой главным образом занимаются сами ее владельцы.

В случае, когда сеть строит инициативная группа, она же несет необходимые расходы по замене оборудования, модернизации кабельной инфраструктуры и решению возникающих проблем. В этом случае провайдеры, кроме собственно предоставления канала, могут помочь настроить маршрутизацию потоков между домашней сетью и Интернет, иногда они также занимаются тарификацией и выставлением счетов для каждого абонента в отдельности. Обратная же сторона заключается в том, что в случае возникновения каких-либо проблем с сетью, не все клиенты понимают чья это ответственность и появляются претензии к провайдеру. Именно поэтому провайдеры всё больше либо сами участвуют в создании локальной сети, либо имеют партнёрские отношения с коммерческими организациями, сферой деятельности которых являются домашние сети.

Есть домашние сети, которые провайдеры развертывают для оптимизации своих затрат на подключение пользователей. Правда, будучи коммерческими организациями, провайдеры не могут себе позволить вести проекты с большим объемом инвестиций, которые окупятся только через несколько лет. Поэтому прокладка оптоволокна в дом и разводка его по всем квартирам — решение для них сейчас экономически невыгодное. При постепенном же развитии сети инвестиции в создание инфраструктуры могут быть минимальными и начнут окупаться достаточно быстро. Для этого можно соединять дома постепенно — квартал за кварталом, получая прибыль с каждого подключенного участка. Такой подход позволяет минимизировать расходы на кабельную инфраструктуру, но одновременно требует использования масштабируемых и достаточно массовых технологий. Лучше всего сразу создавать качественную кабельную проводку домашней сети, как минимум на основе витой пары пятой категории.

Провайдеры могут строить домашние сети по следующей схеме. В квартале выбирается точка присутствия, через которую можно подключить несколько домов. В эту точку ставится маршрутизатор и арендуется пара проводов к опорной сети провайдера, которая обеспечивает подключение домашних сетей к магистрали. При этом маршрутизация потоков выполняется в точке присутствия, а всю разводку по дому можно осуществлять на неуправляемых коммутаторах. В этом случае, чем дешевле устройства «последнего ярда», тем проще их защитить от вандализма и заменить при какой-либо аварии. В результате получается одна большая и почти неуправляемая локальная сеть.

Для подключения дома к Интернет и создания каналов связи между домами в качестве основной используется xDSL-технология. Как правило, это симметричные потоки E1 (2 Мбит/с) или несимметричное ADSL-подключение. Есть еще две приемлемые технологии: кабельные модемы и радио-Ethernet. Их схожесть в том, что теоретически они не требуют прокладки дополнительных кабелей. Однако кабельных сетей, на которые рассчитаны кабельные модемы, в России практически нет, а радио-Ethenet плохо работает в больших городах. Кроме того, легальное использование радио-Ethernet сопряжено с определенными трудностями. Проекты, где предусмотрена прокладка дополнительных кабелей (коаксиального — для кабельных модемов или оптоволоконного — для Ethernet), как правило, достаточно дороги и носят единичный характер. Поэтому наиболее массовой для подключения домашних сетей является технология ADSL.

Однако и с ADSL не все так просто. Проблема в том, что провайдеры Интернет не всегда могут получить доступ к уже проложенным телефонным кабелям. Кроме того, телефонные колодцы и разводку проводов по дому контролирует телефонный оператор, который будет сопротивляться установке на этих участках дополнительного оборудования. Провайдеры Интернет вынуждены либо идти на компромисс с телефонными операторами, либо строить собственные сети. Если провайдер пользуется городской телефонной сетью, то тут задействуются известные западные бизнес-модели. В этом случае оптимальным решением является технология ADSL для предоставления услуг передачи данных с несимметричными скоростями, что характерно для жилого сектора.

Но DSL по существующей телефонной проводке можно провести далеко не в каждую квартиру, так как качество линии способно существенно уменьшить дальность и скорость соединения. Впрочем, стоимость абонентской платы для прямого подключения может быть невысокой, поскольку расходы провайдера на поддержание DSL-соединения небольшие. Таким образом, основной проблемой прямого подключения для частных пользователей является ценовой порог вхождения.

Другая неприятность при работе с DSL-технологией — плохое качество телефонных медных кабелей и разводки в кросс-панелях. Когда провайдеры сами строят сети для подводки сигнала к дому, то кроме описанных выше DSL-технологий и кабельных модемов используется еще оборудование Ethernet, поскольку в этом случае оно будет достаточно дешевым. Но при применении Ethernet на «последней миле» приходится прокладывать оптические кабели, что увеличивает стоимость проекта.

В дополнение к сказанному стоит упомянуть технологию ассимметричного спутникового доступа. Подобные решения существуют достаточно давно и позволяют решить проблему дисбаланса потоков информации, ускоряя передачу данных из Интернет к конечному пользователю. Если для индивидуального пользователя стоимость установки такой системы непомерно высока, то для коллективного подключения она вполне подходит. Однако для их эксплуатации все равно нужен обратный канал, организованный на основе одной из вышеперечисленных технологий.

В качестве разводки по дому обычно используют технологию Ethernet. Она привычна, достаточно дешева и ее поддерживают практически все производители. Однако как альтернатива ей есть неприхотливая технология HomePNA. Кроме того, можно и на этом участке задействовать DSL-оборудование, которое базируется на стандартах, обеспечивающих более высокие скорости. Правда, DSL-модемы, как правило, на порядок дороже устройств Ethernet и HomePNA, и хотя DSL позволяет организовывать синхронные каналы (с гарантированным временем задержки), для передачи данных это ненужное излишество.

HomePNA по цене близок к Ethernet, однако функционирует на базе существующей телефонной проводки, не мешая работе обычного телефона. Таким образом, с помощью стандарта HomePNA 1.0 телефонные шлейфы в доме можно легко превратить в соединения компьютерной сети по топологии «звезда». Правда, для этого провайдеру нужен доступ к телефонному кроссу в подъезде, а в большинстве домов владельцем абонентских шлейфов и кросса является оператор местной телефонной связи, который будет исходить из своих интересов. В некоторых случаях провайдеру приходится использовать альтернативную проводку или организовывать ее самостоятельно. Тогда лучше установить версию HomePNA 2.0, которая поддерживает топологию «шина». Согласно этой схеме, по подъезду прокладывается один кабель, к которому подключается конвертер HomePNA-Ethernet. При появлении нового абонента делается горизонтальный отвод в его квартиру, но полоса пропускания делится между всеми пользователями подъезда.

Стоимость технологий Ethernet и HomePNA для решения проблемы «последнего ярда» примерно одинакова. Хотя оборудование HomePNA 2.0 в два раза дороже, чем Ethernet и HomePNA 1.0, общие затраты на организацию доступа в пересчете на один подъезд вполне сопоставимы — из-за применения в первом случае более эффективной шинной топологии. В целом HomePNA задействует новые алгоритмы модуляции, что позволяет на одинаковых расстояниях использовать более дешевые кабели, чем требуется для сетей Ethernet.

Предлагаемые решения проблемы «последнего ярда» относятся к домам, которые строились задолго до появления технологии передачи данных. В строящихся сегодня домах, как правило, предусмотрена специальная кабельная система для передачи данных, голоса и мультимедиа, поэтому здесь проблема «последнего ярда» уже решена. Кабельная система таких зданий рассчитана на технологию Ethernet, и поэтому лучше всего использовать именно ее.

Разводка по квартире занимает минимум времени. Особенно при использовании технологии HomePNA, поскольку она требует всего лишь обычную телефонную проводку. С помощью HomePNA можно также объединить компьютеры в «квартирную» сеть, а один из них подключить к Интернет, используя его в качестве маршрутизатора. В качестве альтернативы можно назвать радиотехнологии, такие как Bluetooth или Home FR. Bluetooth изначально была рассчитана на небольшой радиус действия, но поскольку расстояние зависит от мощности излучателя, то его можно увеличить. Известны сети, где применяется технология Bluetooth на расстоянии около 100 м, а при использовании специальных усилителей — и до 500 м. Правда, скорость передачи данных с помощью Bluetooth оставляет желать лучшего – она не более 800 кбит/c. Кроме того, необходимо соблюсти санитарно-гигиенические нормы на мощность излучения.

Использование радио-Ethernet внутри дома затрудняется тем, что большая часть оборудования на основе этой технологии работает на частоте около 2,4 ГГц. Дело в том, что именно на такой частоте функционируют и бытовые СВЧ-печи; а теперь начали еще выпускать домашние телефоны, рассчитанные на тот же диапазон. Поэтому использовать радио-Ethernet для разводки по квартире будет практически невозможно из-за сильного затухания, большого количества помех и ограниченности частотного диапазона. Впрочем, эта технология вполне пригодна для организации «последнего фута», но популярность к ней придет только тогда, когда радиотехнология сравнится по цене с Ethernet и HomePNA.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9