Реферат: Локальная сеть Ethernet в жилом микрорайоне

3) Чердак. Нет питания, заземления. Проблемы с температурой и влажностью. Очень легкий доступ для воров и вандалов. Удобен с точки зрения разводки кабеля.

4)  Стена подъезда. Из полюсов – простой подвод  электропитания и комнатная температура. Минусы - заметность, опасность воровства, сложности с подводом коммуникаций когда в одном доме один узел.

5) Подъездный электрощиток (часть слаботочной проводки). Аналогично размещению на стене подъезда, но прибавляется необходимость уложиться в крайне небольшие габариты. Защиту от воров можно делать только путем маскировки - другие методы фактически неприменимы. В некоторых случаях электрощитки отгораживают железными дверями жильцы, что резко повышает привлекательность этого метода установки.

6) Электрощитовая (отдельное помещение на первом этаже). Плюсы - 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.

 7) Квартира жильца. Все условия близки к идеальным. Из недостатков ограниченность количества проводов заводимых в квартиру и  невозможность доступа к оборудованию при отсутствии жильца.

Какому варианту отдать предпочтение решается непосредственно исходя их конкретных условий. Из общих рекомендации можно сказать лишь очевидное - при "верхней" разводке желательно размещать оборудование ближе к крыше, при "нижней" (подвальной) - соответственно наоборот. Остальное будет зависеть прежде всего от вида домов, от способа их соединения в сеть, и далее - от целого комплекса труднопредсказуемых технических или юридических моментов.

Так же, важнейший фактор при выборе места узла - условие его долгосрочного существования. Ведь к активному оборудования сводятся кабеля, и переносить их через год-два будет экономически не выгодно. Поэтому приходится ставить оборудование в те места, на которые есть договора с владельцами или балансодержателями.

 В начальной версии сети, которая объединяла в себе четыре дома, распложенных по улицам Масленникова и 20 лет РККА, в следствии достигнутых договорённостей и детального изучении всех вариантов, коммутаторы располагались на отгороженных лестничных площадках и на чердаках. При этом для коммутаторов расположенных на чердаках электропитание заводилось по свободным парам кабеля. Сбоев в работе при данном методе подачи электроэнергии  на коммутаторы марки CNet выявлено не было. Коммутаторы других производителей за счёт меньшего выходного напряжения блока питания не функционировали. 

2.2 Выбор топологии сети

Кабельную систему домашней сети можно разделить на:

1.      Абонентская система здания. Как следует из названия, она служит для подключения конечных пользователей к активному оборудованию Ethernet-провайдера внутри одного дома.

2.      Магистральная кабельная система. Служит для объединения активного оборудования абонентских систем здания в единую инфраструктуру, и их соединения с другими сетями (в том числе Интернет).

Основная задача магистральной кабельной системы - обеспечение надежной связи каждого здания со шлюзом сети Интернет и (или) центральными сервисами. Основными свойствами, которые характеризуют сеть, можно назвать топологию и материал кабелей.

Традиционно считается, что локальные сети должны строиться по топологии "звезда", а кольцевая архитектура присуща серьезным телекоммуникационным системам на основе SDH/ATM (это очень эффективное средство повышения надежности в телефонии, где несколько АТС могут продолжать работать независимо от вышедшего из строя узла).

Однако, любая многосвязная архитектура более надежна, чем простое соединение. И кольцо Ethernet не исключение. С распространением недорогих коммутаторов, поддерживающих STP (протокол покрывающего дерева), использование резервных связей стало достаточно простым процессом, не требующим вмешательства администраторов сети. При использовании "кольца" в случае выхода из строя какого-либо узла (или части кабельной системы) работоспособность сети в целом сохраняется.

Однако, кольцевая топология является избыточной по числу связей, а значит и более дорогой. А вопрос надежности стоит не слишком остро из-за небольших размеров ЛВС.

Таблица 2.1 - Сравнение топологий "звезда" и "кольцо"

Особенности	Звезда	Кольцо
Возможность использования недорогого активного оборудования без поддержки STP	Да	Нет
Сохранение работоспособности всех пользователей сети в случае повреждения кабеля.	Нет	Да
Возможность организации дополнительного (резервного) канала без перестройки топологии сети.	Нет	Да
Сохранение связи между узами в случае отказа центрального оборудования.	Нет	Да
Возможность строительства магистралей по частям.	Да	Нет
Малая зависимость от особенностей места строительства.	Да	Нет

Очевидно что с точки зрения надёжности предпочтительнее топология «кольцо», но так как для домашней сети значительнее актуальнее вопрос стоимости сети и, учитывая, трудности возникающие при прокладке кабеля, то в итоге топология «звезда» является наиболее оптимальной.

Основное назначение абонентской системы здания (иначе говоря, внутридомовой разводки) - подключение конечных пользователей к активному  оборудованию Ethernet-провайдера внутри одного дома. В функциональном плане эта цель почти совпадает (в терминах СКС) с горизонтальной кабельной системой, но прокладка сети в жилом доме обладает целым рядом отличительных признаков.

Из-за экономических соображений, Ehternet-провайдерам приходится подстраиваться под архитектурные особенности зданий. Нельзя прокладывать коммуникации, невзирая на расходы, как это принято при инсталляции СКС. Поэтому желательно еще на стадии или эскиза сети учесть вместимость шахт слаботочной проводки, вводов, возможность крепления кабелей, предусмотреть защиту активного оборудования от злоумышленников, и многое другое.

Так же, не известно заранее ни количество, ни расположение абонентов. Подводить кабеля ко всем квартирам без исключений имеет смысл только в "элитных" домах. В большинстве зданий по статистике подключается в первый год не более 10% жильцов, и такие затраты просто не обоснованны. В результате абонентская система растет постоянно, по мере увеличения количества абонентов. Внутри здания возможны два основных типа разводки кабеля это:

1) Структурирование по подъездам

В этом варианте пользователи подключаются к обслуживающему каждый отдельный подъезд коммутатору. Оборудование всех подъездов подключено к одному коммутатору, который, в свою очередь, каким-либо образом включен в магистраль.

Этот вариант является фактическим отражением офисных локальных сетей. Только роль "вертикальной" межэтажной магистрали играют "межподъездые" связи, а разводка внутри подъезда аналог горизонтальной кабельной системы этажа в терминах СКС.

Такая схема может применяться, если в подъезде имеется достаточное количество абонентов, которые оправдывают размещение отдельного коммутатора.

Наиболее правильное место размещения с точки зрения топологии сети - один из средних этажей. Это не только позволяет сократить расход кабеля но и избежать трудностей с его прокладкой в случаях когда загружены шахты слаботочной проводки.

2) Один дом - один распределительный пункт

Предельная централизация абонентской системы здания - установка оборудования в одной точке дома, в которую сходятся кабельные линии от всех абонентов.

Учитывая, что высота 10-ти этажного дома около 30 метров, длина на подъезд - примерно 25-30 метров, то при не большом количестве абонентов в доме возможно ограничиться одним коммутатором.  В случае, если здание очень большое, целесообразно рассматривать его логически как несколько домов, соединенных магистралями.

Преимущества перед предыдущей схемой очевидны - установка, подвод питания, обслуживание, защита от злоумышленников - все в одном месте. Но недостатки тоже имеются, главным образом это кабельные линии большей протяженности и большой толщины.

Централизованная схема удобнее в относительно невысоком здании  и малым числом абонентов в подъезде. Практически, под это определение попадает около 90% подключаемых домов.

В результате работ над эскизом сети, учитывая уже имеющихся клиентов и вероятность появления новых, схема 1 была применена в дома 210, а схема 2 в домах 208, 183 и 181.

2.3 Выбор типа кабеля

Для абонентской системы здания оптимальным выбором служит витая пара категории 5е. Она позволяет передавать данные со скоростью 100мбит/c, удобна в прокладке, обладает достаточно низкой стоимостью и отвечает всем требованиям по надёжности, предъявляемым к абонентской системе.

Учитывая низкий общий бюджет проекта, очевидным выбором для магистральных соединений становилась витая пара категории 5e для внешней проводки. Её существенным недостатком является низкий уровень защищённости от внешних электромагнитных наводок и статического напряжения, что сказывается на общей надёжности сети. Так же оптоволоконный кабель обладает большей дальностью передачи сигнала. Но стоимость самого оптоволоконного кабеля, активного оборудования и работ по монтажу требует значительно больших финансовых вложений.

Применялся кабель Nexans LANmark 5. Так как его характеристики существенно превосходят базовые требования для Категории 5е, что позволяет прокладывать линии более ста метров и даёт возможность в будущем перейти на технологию Gigabit Ethernet без смены кабельной системы. Кабели LANmark 5 компании Nexans тестируются и специфицируются до 350 МГц, и имеют гарантированную полосу пропускания до частоты 155 МГц. На частоте 155 МГц ACR составляет 10 дБ.

Минимальный радиус изгиба: в эксплуатации - 20 мм; при монтаже - 40 мм.

Максимально допустимое усилие на растяжение при монтаже кабеля - 80Н.

Расчет количества проложенного кабеля приводится в смете, для того чтобы можно было рассчитать себестоимость подключения каждого клиента.

2.4 Прокладка кабеля

Прокладка кабеля между этажей домов, как правило, осуществляется по специально отведённым каналам для телефонных проводов и телевизионного кабеля (шахтам слаботочной проводки). Расположение шахт слаботочной проводки оказывает самое непосредственное влияние на топологию сети, и это надо учитывать еще на стадии составления эскизного проекта. Так же важно предусмотреть способ ввода (и вывода) витой пары в шахту. Иногда это можно сделать по специальным коммуникациям (например, трубам, уложенным в стены или пол), но чаще приходится находить нужный способ уже непосредственно во время работ по прокладке. Практические приемы преодоления межэтажных пролетов не сложны. Берется упругая проволока диаметров 2-4 мм, и метров 3-4 длиной, на ее конце делается плоская петля для облегчения прохождения препятствий. Затем она проталкивается через шахту слаботочной проводки (обычно по специальным пластиковым или металлическим трубам). К оставшемуся концу изолентой приматывается витая пара (без выступающих частей), и проталкивается по шахте. На следующем этаже операция повторяется. В реальности, не всегда бывает просто сделать даже такую внешне простую операцию.

 Между подъездами кабель прокладывается по чердаку, на который и выходят каналы слаботочной проводки. Между домами кладётся кабель для внешней проводки, оболочка которого значительно крепче оболочки обычной витой пары. В случае если расстояние между домами достаточно большое, используется подвес (кабель типа П274) к которому крепится витая пара. Наиболее простой способ завести кабель с одного дома на другой это спустить его до земли один конец, затем с другого дома спустить веревку (например, капроновую нить) и, скрепив концы нити и кабеля, поднять нить. В случае если между домами присутствуют небольшие препятствия (деревья, провода и тому подобные), то сначала вместо кабеля спускается вторая нить, которая перебрасывается через возникшее препятствие. Когда нить уже натянутся между домами, то к её концу крепится кабель, и нить перетягивается на другой дом. При прокладке сети между домами 181 и 183 по улице Масленникова, между этими домами велась реконструкция трёхэтажного здания, территория которого была огорожена забором. Для того чтобы завести нить с дома номер 183 на 181 была использовано самодельное устройство с электромотором и колесом, которое вместе с привязанной к нему нитью переправилось с одного дома на другой по уже проложенным проводам. 

Во время грозы на длинных участках кабеля, выходящего на улицу во время грозы накапливается статическое электричество. Чтобы предотвратить выгорание оборудования, в двух местах была установлена грозозащита. Но из-за того что в домах было плохое заземление она оказалась малоэффективна.

2.5 Активное сетевое оборудование

Из расчёта уже имеющихся количества клиентов и предполагаемого появления новых для сети нужно было три восьми-портовых, два пяти-портовых и один шестнадцати-портовый коммутаторов. По восьми-портовому коммутатору располагалось в 181-ом и в 183-ем домах, один пяти-портовый в доме номер 208 и по одному восьми, пяти и шестнадцати-портовому коммутатору в  210-ом доме в разных подъездах. Устройства должны отличаться невысокой стоимостью, так как высока вероятность хищения оборудования. После ознакомления с коммутаторами различных производителей и изучения отзывов об использовании было решено использовать коммутаторы CNet CNSH 800, CNet CNSH 500  и Eline ELN-816VX. Так как они при умеренной цене отличались стабильной работой.

Спецификация восьми-портового коммутатора CNet CNSH 800

Стандарты: 100BASE-TX, IEEE 802.3u,10BASE-T, IEEE 802.3

Топология: 100BaseTX/10BaseT

Архитектура: “Store-and-Forward"

Сетевые порты: 100Base-T: 8 портов с разъемами RJ-45

Объем буфера: 256 KБ

Режимы дуплекса: Full-Duplex/Half-Duplex

Источник питания: Внешний 9VDC, 1Amp

Энергопотребление: 9 Вт

Сетевые кабели: 100BASE-TX кат. 5 TP, 10BASE-T кат. 3, 4 или 5 TP

Полоса пропускания: 100BaseTX-порты: 200/100/100/10 Мбит/с автоматической установкой скорости; 100BaseFX-порт: 200(в полно-дуплексном режиме)/100 (по умолчанию) Мбит/с

Фильтрация: 148800 пакетов/с при 100 Мбит/с

Время ожидания: 8.5 млсек минимум при100Мбит/с
75 млсек минимум при 10Мбит/с

MAC адреса: 8K (6) Bytes MAC address entries

Внешняя среда: Рабочая температура: 0° ~ 45°C, Влажность: 10% ~ 90% Размеры: 145 x 85 x 25 мм

Сертификаты: FCC Class B, CE Mark

Спецификация пяти-портового коммутатора CNet CNSH 500

Стандарты: 10BASE-T, IEEE 802.3,100BASE-TX, IEEE 802.3u

Топология: 100BaseTX/10BaseT

Архитектура: “Store-and-Forward"

Сетевые порты: 5 * 100BaseTX/10BaseT

Объем буфера: 128 КБ

Режимы дуплекса: Full-Duplex/Half-Duplex

Источник питания: Внешний блок питания 2.5VDC, 1 Am

Энергопотребление: 2.5 Ватт

Сетевые кабели: 100BASE-TX, кат. 5 TP кабель, 10BASE-T, кат. 3, 4, and 5 TP

Полоса пропускания: 100BaseTX: 200/100/20/10 Мбит/с - автоматическая настройка

Фильтрация: 148800 пакетов/с на один порт при 100 Мбит/с, максим.;
14880 пакетов/с на один порт при 10 Мбит/с, максим.

Время ожидания: 8.6 млсек при 100Мбит/с, 64 млсек при 10Мбит/с

MAC адреса: 1024 6-байтных MAC-адресов

Внешняя среда: Рабочая температура: 0° ~ 45°C, Влажность: 10% ~ 90% Размеры: 118 x 70 x 25 мм

Сертификаты: FCC Class B, CE Mark

Спецификация шестнадцати-портового коммутатора Eline ELN-816VX

Стандарты: IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet, IEEE 802.3u 100BASE-TX Ethernet, IEEE 802.3x

Топология: 100BaseTX/10BaseT

Архитектура: “Store-and-Forward"

Сетевые порты: 16 10/100 Мбит/с RJ-45

Объем буфера: 1 Мбит

Режимы дуплекса: Full-Duplex/Half-Duplex

Сетевые кабели: 100BASE-TX, кат. 5 TP кабель, 10BASE-T, кат. 3, 4, and 5 TP

Полоса пропускания: 100BaseTX: 200/100/20/10 Мбит/с - автоматическая настройка

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13