Построение ЛВС

Построение сети

Существует множество способов классификации сетей. Основным критерием классификации принято считать способ администрирования. То есть в зависимости от того, как организована сеть и как она управляется, её можно отнести к локальной, распределённой, городской или глобальной сети. Управляет сетью или её сегментом сетевой администратор. В случае сложных сетей их права и обязанности строго распределены, ведётся документация и журналирование действий команды администраторов.

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные, оптические связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные — через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь связь с другими локальными сетями через шлюзы, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Следует отметить, что ранее использовались протоколы Frame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны.

Маршрутизация в локальных сетях используется примитивная, если она вообще необходима. Чаще всего это статическая либо динамическая маршрутизация (основанная на протоколе RIP).

Иногда в локальной сети организуются рабочие группы — формальное объединение нескольких компьютеров в группу с единым названием.

Сетевой администратор — человек, ответственный за работу локальной сети или её части. В его обязанности входит обеспечение и контроль физической связи, настройка активного оборудования, настройка общего доступа и предопределённого круга программ, обеспечивающих стабильную работу сети.

Технологии локальных сетей реализуют, как правило, функции только двух нижних уровней модели OSI - физического и канального. Функциональности этих уровней достаточно для доставки кадров в пределах стандартных топологий, которые поддерживают LAN: звезда, общая шина, кольцо и дерево. Однако из этого не следует, что компьютеры, связанные в локальную сеть, не поддерживают протоколы уровней, расположенных выше канального. Эти протоколы также устанавливаются и работают на узлах локальной сети, но выполняемые ими функции не относятся к технологии LAN.

Адресация

В локальных сетях, основанных на протоколе IPv4, могут использоваться специальные адреса, назначенные IANA (стандарты RFC 1918 и RFC 1597):

  • 10.0.0.0—10.255.255.255;
  • 172.16.0.0—172.31.255.255;
  • 192.168.0.0—192.168.255.255.

Такие адреса называют частными, внутренними, локальными или «серыми»; эти адреса не доступны из сети Интернет. Необходимость использовать такие адреса возникла из-за того, что при разработке протокола IP не предусматривалось столь широкое его распространение, и постепенно адресов стало не хватать. Для решения этой проблемы был разработан протокол IPv6, однако он пока малопопулярен. В различных не пересекающихся локальных сетях адреса могут повторяться, и это не является проблемой, так как доступ в другие сети происходит с применением технологий, подменяющих или скрывающих адрес внутреннего узла сети за её пределами — NAT или прокси дают возможность подключить ЛВС к глобальной сети (WAN). Для обеспечения связи локальных сетей с глобальными применяются маршрутизаторы (в роли шлюзов и файрволов).

Конфликт IP адресов — распространённая ситуация в локальной сети, при которой в одной IP-подсети оказываются два или более компьютеров с одинаковыми IP-адресами. Для предотвращения таких ситуаций и облегчения работы сетевых администраторов применяется протокол DHCP, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP.

LAN и VPN

Связь с удалённой локальной сетью, подключенной к глобальной сети, из дома/командировки/удалённого офиса часто реализуется через VPN. При этом устанавливается VPN-подключение к пограничному маршрутизатору.

Особенно популярен следующий способ организации удалённого доступа к локальной сети:

  1. Обеспечивается подключение снаружи к маршрутизатору, например по протоколу PPPoE, PPTP или L2TP (PPTP+IPSec).
  2. Так как в этих протоколах используется PPP, то существует возможность назначить абоненту IP-адрес. Назначается свободный (не занятый) IP-адрес из локальной сети.
  3. Маршрутизатор (VPN, Dial-in сервер) добавляет proxyarp — запись на локальной сетевой карте для IP-адреса, который он выдал VPN-клиенту. После этого, если локальные компьютеры попытаются обратиться напрямую к выданному адресу, то они после ARP-запроса получат MAC-адрес локальной сетевой карты сервера и трафик пойдёт на сервер, а потом и в VPN-туннель.

Тестирование СКС

По окончании монтажа кабельной системы необходимо в первую очередь произвести ее сертификацию, то есть протестировать, чтобы подтвердить качество работы системы и функционирования приложений.

Сертификационные испытания гарантируют соответствие каждого кабеля, через который данные поступают на серверный комплекс или в телекоммуникационные помещения, требованиям необходимых стандартов.

Заказчикам следует учитывать, что сертификация также является одним из требований при получении реальной гарантии на кабельную систему от производителя.

Кроме того, в тестировании должны использоваться устройства последнего поколения, позволяющие измерять характеристики для категорий 5е и выше, а также оценивать требования современных сетевых протоколов, например, 1000Base T.

Разработанная специально для приложений Gigabit Ethernet категория 5e тестируется также в 100 мегагерцовом диапазоне частот (250 МГц для категории 6), однако при более жестких нормах на параметры с добавлением ряда новых измеряемых показателей.

Среди таких новых параметров – задержка распространения сигнала по отдельным витым парам кабеля, эквивалентное переходное затухание на дальнем конце (Equal Level Far End Crosstalk – ELFEXT) и возвратные потери (Return Loss).

Что нужно знать об измеряемых параметрах

Основными электрическими параметрами, от которых зависит работоспособность кабельной линии, являются:

  • целостность цепи (Connectivity);
  • характеристический импеданс (Characteristic Impedance)и обратные потери (Return Loss);
  • погонное затухание (Attenuation);
  • переходное затухание (Crosstalk);
  • задержка распространения сигнала (PropagationDelay)и длина линии (Cable Length);
  • сопротивление линии по постоянному току (LoopResistance);
  • емкость линии (Capacitance);
  • электрическая симметричность (Balance);
  • наличие шумов в линии (Electrical Noise, Electromagnetic Interference).

Целостность цепи

Основная задача тестера в этом режиме – выявить ошибки монтажа: замыкания, обрывы, перепутанные жилы. Поскольку ошибки подобного рода встречаются достаточно часто, существует большое количество недорогих приборов, единственной функцией которых является контроль целостности цепи.

Проектирование СКС

 НУЖЕН ЛИ ПРОЕКТ?

Итак, зачем же нужен проект? Разве нельзя построить кабельную проводку «на глазок», сэкономив время и деньги? Некоторые заказчики полагают, что тратиться на проект СКС не обязательно, но специалисты едины во мнении: грамотная инсталляция СКС даже в нескольких помещениях с десятками портов — достаточно сложная процедура, к которой невозможно приступить без заранее подготовленного проекта. Когда же число портов переваливает за сотню, а СКС включает в себя магистральную подсистему, роль проектировщика и его квалификация приобретают критически важное значение. Анализ неудачных проектов показывает, что все серьезные проблемы были «тщательно запланированы» с самого начала.

Особенность построения структурированных кабельных систем заключается в отсутствии двух абсолютно одинаковых СКС. В лучшем случае инсталлятор может предложить некое типовое решение, однако даже в этом случае кабельная проводка остается уникальным проектом со своими особенностями и неповторимыми проблемами. Процесс проектирования СКС превращается в искусство выбора оптимального решения при плохо формализуемых требованиях заказчика, причем приходится учитывать как последующие модернизации, так и расширение кабельной системы. Проект должен быть экономичным но одновременно гибким и качественным.

Нередко заказчики пытаются снизить затраты и на СКС, однако стоимость владения СКС включает в себя не только расходы на ее создание и инсталляцию, но и затраты на обслуживание в течение срока службы, в частности на перемещение пользователей и организацию новых портов, а также убытки от простоя информационной системы по вине СКС. Ясно, что нужно учитывать все эти составляющие, а экономия на одной из них нередко приводит к увеличению другой статьи расходов.

Этапы проекта и подготавливаемая в ходе проектирования документация зависят от сложности СКС, однако для всех проектов можно выделить ряд общих последовательных действий. Проект начинается еще на этапе формирования предложения, а качество его проработки в значительной степени зависит от уровня профессиональной квалификации исполнителя. Как любой системный проект он требует многокритериальной оптимизации, которую может осуществить только системный интегратор. Основные задачи — определение общей структуры СКС, ее оптимизация по совокупности технических и экономических параметров, обеспечение удобства создания и эксплуатации, адаптация в соответствии со спецификой помещений и конструкций здания.

Зачастую заказчики полагают, что спецификация составляется до изготовления проектной документации, хотя именно на основании проектных расчетов определяется техническое решение и в результате создается спецификация, в соответствии с которой осуществляется закупка оборудования. Поэтому все инженерные расчеты, ссылки на существующие нормы и стандарты должны быть обоснованными.

Проектирование позволяет выбрать оптимальное техническое решение и получить точные характеристики необходимого оборудования. Пренебрежение этой простой истиной приводит к многочисленным дозакупкам, заменам, ошибкам в инсталляции и срыву сроков сдачи объекта в эксплуатацию. «Привязка» оборудования к конкретным местам в помещениях гарантирует его правильную инсталляцию. При отсутствии проекта монтажник руководствуется простым правилом: сделать проще и быстрее — однако такой подход приводит к ограничениям в эксплуатации системы, что часто не принимается во внимание.

Наконец, наличие проектной документации формализует взаимоотношения системного интегратора и заказчика. Проведя необходимые согласования, интегратор будет точно знать, сколько и какого оборудования нужно купить, сколько людей и времени ему потребуется. Таким образом, у заказчика не будет завышенных ожиданий, поскольку он заранее ознакомится с тем, что должно получиться в результате, а тщательно подготовленный и согласованный проект поможет избежать последующих переделок, покупки дополнительного оборудования и простоев.

Проектирование СКС предполагает определение технических требований, разработку техзадания, рабочего проекта, монтаж кабельной системы и ее тестирование. (Зачастую оно связано и с проектированием локальной сети.) После внедрения СКС оформляется исполнительная документация, систему сдают в эксплуатацию и ставят на сервисное обслуживание.

 

 

Построение ВОЛС

Преимущества ВОЛC

Волоконно-оптические линии обладают рядом преимуществ перед проводными (медными) и радиорелейными системами связи:

  • Малое затухание сигнала (0,15 дБ/км в третьем окне прозрачности) позволяет передавать информацию на значительно большее расстояние без использования усилителей. Усилители в ВОЛC могут ставиться через 40, 80 и 120 километров, в зависимости от класса оконечного оборудования.
  • Высокая пропускная способность оптического волокна позволяет передавать информацию на высокой скорости, недостижимой для других систем связи.
  • Высокая надёжность оптической среды: оптические волокна не окисляются, не намокают, не подвержены слабому электромагнитному воздействию.
  • Информационная безопасность — информация по оптическому волокну передаётся «из точки в точку».
  • Высокая защищённость от межволоконных влияний — уровень экранирования излучения более 100 дБ. Излучение в одном волокне совершенно не влияет на сигнал в соседнем волокне.
  • Пожаро- и взрывобезопасность при изменении физических и химических параметров
  • Малые габариты и масса

Недостатки ВОЛC

  • Относительная хрупкость оптического волокна. При сильном изгибании кабеля (особенно, если в качестве силового элемента используется стеклопластиковый пруток) возможна поломка волокон или их замутнение из-за возникновения микротрещин.
  • Сложность соединения в случае разрыва.
  • Сложная технология изготовления как самого волокна, так и компонентов ВОЛП.
  • Сложность преобразования сигнала (в интерфейсном оборудовании).
  • Относительная дороговизна оптического оконечного оборудования. Однако, оборудование является дорогим в абсолютных цифрах. Соотношение цены и пропускной способности для ВОЛП лучше, чем для других систем.
  • Замутнение волокна с течением времени вследствие старения.

Применение ВОЛC

Достоинства волоконно-оптических линий обусловило их широкое применение в телекоммуникационных сетях самых разных уровней — от межконтинентальных магистралей до корпоративных и домашних компьютерных сетей.

Монтаж ВОЛC

Укладка кабеля

Оптический кабель для линий связи может быть уложен следующим образом:

  • В кабельную канализацию или кабельный коллектор;
  • Непосредственно в грунт — в предварительно подготовленную траншею или с использованием кабелеукладчика;
  • Подвес кабеля — воздушная линия связи.

Для каждого случая изготавливаются специальные кабели, отличающиеся типом оболочки, брони, допустимым растягивающим усилием и другими параметрами.

Монтаж муфт и кроссов

 Сварка оптического волокна

Для сращивания оптических кабелей применяются оптические муфты, представляющие собой пластиковые контейнеры, внутри которых расположена сплайс-пластина, удерживающая оптические волокна.

Оптический кросс представляет собой устройство, посредством которого осуществляется соединение оптических волокон кабеля со стандартными разъёмами. Кросс выполняется в виде металлической (как правило) коробки, на внешней панели которой находятся оптические разъёмы, а внутри — сплайс-пластина. Соединение разъёмов кросса с волокнами кабеля осуществляется с помощью пигтейлов — коротких кусков оптического волокна с разъёмами. Разъём пигтейла с внутренней стороны кросса соединяется с внешним разъёмом кросса, а другой конец приваривается к волокну оптического кабеля.

Оптические кроссы могут изготавливаться для монтажа в стандартную 19-дюймовую стойку, монтажа на стену и в других исполнениях. Кроссы могут иметь возможность открываться без демонтажа или не иметь таковой.

Сварка оптических волокон осуществляется в полуавтоматическом режиме специальными сварочными аппаратами.

Построение СКС

  Кабельная система — это система, элементами которой являются кабели и компоненты, которые связаны с кабелем. К кабельным компонентам относится все пассивное коммутационное оборудование, служащее для соединения или физического окончания (терминирования) кабеля — телекоммуникационные розетки на рабочих местах, кроссовые и коммутационные панели (жаргон: «патч-панели») в телекоммуникационных помещениях, муфты и сплайсы;

Структурированная система — это любой набор или комбинация связанных и зависимых составляющих частей. Термин «структурированная» означает, с одной стороны, способность системы поддерживать различные телекоммуникационные приложения (передачу речи, данных и видеоизображений), с другой — возможность применения различных компонентов и продукции различных производителей, и с третьей — способность к реализации так называемой мультимедийной среды, в которой используются несколько типов передающих сред — коаксиальный кабель, UTP, STP и оптическое волокно. Структуру кабельной системы определяет инфраструктура информационных технологий, IT (Information Technology), именно она диктует содержание конкретного проекта кабельной системы в соответствии с требованиями конечного пользователя, независимо от активного оборудования, которое может применяться впоследствии.

Стандарты и категории

В настоящее время за рубежом действует 3 основных стандарта в области СКС:

  • TIA/EIA-568С Commercial Building Telecommunications Wiring Standard (американский стандарт);
  • ISO/IEC IS 11801-2002 Information Technology. Generic cabling for customer premises (международный стандарт) ;
  • CENELEC EN 50173 Information Technology. Generic cabling systems (европейский стандарт).

В стандарте EIA/TIA-568С для кабельных линий и для компонентов (кабелей и разъемов) определены следующие категории: категория 3, пропускающая сигнал в полосе частот до 16 МГц, категория 5e — полоса частот до 100 МГц, категория 6 — полоса частот до 250 МГц, категория 6A — полоса частот до 500 МГц. В стандарте ISO 11801-2002 и EN 50173 определены классы для кабельных линий: в полосе частот до 16 МГц класс С, в полосе до 100 МГц класс D, в полосе до 250 МГц класс E, в полосе до 500 МГц класс E(A), в полосе до 600 МГц класс F(A).

Задаваемый действующими стандартами технический уровень элементной базы гарантирует работоспособность устанавливаемой кабельной системы и поддержку ею работы существующих и перспективных приложений на протяжении как минимум 10 лет.

В целом, проект на СКС должен отвечать требованиям (не всем одновременно) стандартов: ЕIА/ТIА-568C и/или ISO/IEC 11801-2002, ЕIА/ТIА-569А, ЕIА/ТIА-606A, национальных и местных нормативов.

В Российской Федерации с 01.01.2010 г. введены в действие ГОСТ Р 53246-2008 и ГОСТ Р 53245-2008, которые определяют общие требования к основным узлам СКС и методику испытания, соответственно. В стандартах ГОСТ Р 53246-2008 и ГОСТ Р 53245-2008 содержатся опечатки и ошибки, поэтому использовать в работе данные стандарты нужно осторожно.

Помимо этого, в Российской Федерации с 01.01.2005 г. действует Открытый стандарт OSSirius SCS 702, положения которого формируются и изменяются исключительно в ходе публичных Интернет-обсуждений в пределах, заданных положениями международных стандартов ИСО/МЭК 11801, ANSI/TIA/EIA-568B и российским стандартом ГОСТ Р 53246-2008. Данный стандарт, на основании п.п. 6.9. ГОСТ Р 1.0-2004, применяется равным образом и в равной мере с ГОСТ Р 53246-2008, независимо от страны и (или) места происхождения продукции, осуществления процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ и оказания услуг, видов или особенностей сделок и (или) лиц.

Приложения, поддерживаемые кабельной системой, должны быть одобрены документами Institute of Electronic and Electrical Engineers (IEEE), Asynchronous Transfer Mode (ATM) Forum, American National Standards Institute (ANSI) или International Organization for Standardization (ISO).

Кабельная инфраструктура должна отвечать требованиям стандартов ANSI ТIА/ЕIА-568C и ANSI ТIА/ЕIА-569.