Модели реализации кабельных систем типового студенческого общежития

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ЧИТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ЧитГУ)

Институт технологических и транспортных систем

Технологический факультет

Кафедра «Экономики и управления на предприятиях машиностроения»

Курсовая работа

по дисциплине «Вычислительная техника и информационные технологии»

Тема: «Модели реализации кабельных систем типового студенческого общежития»

Выполнил: студентка

гр. ТКВ-05-1 Спиридонова Н.В.

Проверил: Забелина Н.А.

Чита 2008

Глава 1 Реализация кабельной системы типового студенческого общежития

1.1 Необходимость создания кабельной системы (актуальность данного вопроса)

Вопрос информатизации общества в наше время актуален. Достаточно избитая фраза «кто владеет информацией - владеет миром». Любое предприятие не является конкурентно способным, если не владеет информацией о деятельности других предприятий, новинках, ультрасовременных технологиях. Сейчас требования работодателя к специалистам высоки - для качественного выполнения работы, человек должен обладать не только профессиональными навыками и быть эрудированным, ему также необходимо уметь добывать «свежую» достоверную информацию в максимально короткие сроки.

С одной стороны, кабельной система - база, для обеспечения выхода в Интернет с целью извлечения информации, общения, использования средств связи (IP-телефония, видеоконференции и т. д.). А также, так как это общежитие студенческое и жильцы его связаны общими интересами, кабельная система позволит реализовать домовую сеть, даст возможность предоставления различных сервисов необходимых, важных или интересных индивидуально каждому клиенту. А с другой, студенты - это как раз те будущие специалисты (а некоторые и нынешние), которые так необходимы уже современному обществу. Поэтому, с моей точки зрения, предоставление выхода в Интернет, для будущих специалистов, чрезвычайно важно, не только в плане предоставления информации «на дому», но и развития стратегических навыков.

Так же не маловажным является вопрос предоставления средств связи - это IP-телефония, электронная почта, ICQ-сообщения, потоковое видео.

Кабельная система представляет собой иерархическую кабельную среду передачи электрических или оптических сигналов в здании, разделённую на структурные подсистемы и состоящую из пассивных элементов -- кабелей и разъёмов. Для реализации данного проекта, я предлагаю использовать витую пару UTP категории 5е и информационные разъемы RG-45, которые в соответствии с международным стандартам ISO/IEC 11801:2002(Е) (Международная организация по стандартизации - ISO и Международная электротехническая комиссия IEC) «Information technology - Generic cabling for customer premises» - «Информационная технология - Структурированная кабельная система для зданий и территории Заказчика» обеспечат необходимую скорость передачи данных и их защиту.

1.2 Анализ основных видов кабельных систем (КС). Выбор структуры кабельной системы

С учетом формы, этажности и назначения здания предлагается две модели реализации КС: исключительная кабельная система (ИКС) и централизованная кабельная система (ЦКС).

Всего существует три основных вида кабельных систем:

- структурированная кабельная система (СКС);

- исключительная кабельная система (ИКС);

- централизованная кабельная система (ЦКС).

Для обоснования выбора КС приведем краткое описание, проанализируем преимущества и недостатки каждой из них.

Структурированной кабельной системой (СКС) («structured cabling») будем называть кабельную систему, имеющую следующие четыре четких признака:

1. стандартизированные структуру и топологию;

2. стандартизированные компоненты (кабели, разъемы, коммутационные устройства, коммутационные шнуры);

3. стандартизированные электромагнитные характеристики линий и каналов связи, которые могут быть созданы с помощью СКС (затухание, полоса пропускаемых частот, задержка сигналов и других);

4. стандартизированные методы управления (администрирования) кабельной системой.

Термин «стандартизированный» не означает «одинаковый», а определяет лишь, что все различные СКС строятся по одним принципам, которые заданы национальными или международными стандартами в области информационных технологий. Существенные преимущества перед другими системами:

- универсальность

Одни и те же кабели и разъемы могут быть использованы для соединения между собой активных блоков различных радиоэлектронных систем: линий волоконной связи ЛВС, телефонной связи, видеонаблюдения, охранной сигнализации, телевидения и др.;

- высокая адаптивная способность к изменениям внешних условий («гибкость»)

Простыми и быстрыми переключениями коммутационных шнуров СКС приспосабливается: к изменениям организационной структуры предприятия, к передислокации сотрудников и подразделений, к смене типов оборудования и его поставщиков;

- низкие трудозатраты при эксплуатации

Эксплуатацию СКС осуществляет немногочисленный и специальный персонал;

- высокая экономическая эффективность.

Кабельную систему, не обладающую хотя бы одним из перечисленных признаков, будем называть исключительной кабельной системой (ИКС) («proprietary cabling»), структурная схема которой представлена на рис. 1.2.1. В том смысле, что она единственная в своем роде.

Рис. 1.2.1 Структурная схема ИКС

Нашу ИКС от СКС будет отличать то, что она не будет являться универсальной, т. е. будет использоваться только для предоставления сервисов перечисленных выше в п. 1, исключая такие, как видеонаблюдение, охранная и пожарная сигнализация и др. Преимущества данной КС:

· реализация ИКС с экономической точки зрения более выгодна, чем реализация ЦКС;

· простота реализации;

· удобное обслуживание в период эксплуатации (быстрое выявление и устранение повреждений);

· «гибкость» (изменение конфигурации, наращивание числа клиентов).

Под централизованной кабельной системой (ЦКС) понимается такая кабельная система, в которой все коммутации осуществляются в единственном помещении. Структурная схема ЦКС представлена на рис. 1.2.2.

Рис. 1.2.2 Структурная схема ЦКС

ЦКС позволяет отказаться от большого числа помещений, необходимых на этажах для размещения коммутационного оборудования, что существенно сокращает эксплуатационные расходы, поскольку каждое такое помещение требует отопления, освещения, охраны и кондиционирования. По данным американского периодического издания «Cabling Business Magazine» от 1998 года расходы на обслуживание телекоммуникационного помещения (даже исключая стоимость труда, энергии и кондиционирования) составляет около $3500 на кв. м. Сегодня реализация ЦКС возможна лишь при небольших размерах здания и с использованием волоконно-оптических компонентов, и кроме того, централизация резко снижает «гибкость» кабельной системы при смене аппаратуры и изменении конфигурации инженерных систем. Преимущества данной КС:

· универсальность (в плане индивидуального предоставления сервисов клиентам);

· экономически оправдана, с точки зрения минимизации затрат на обслуживание помещения;

· обеспечение безопасности точки коммутации;

Недостаток данной КС связан с трудностями обслуживания. Например, при наличии повреждения линии, необходимо будет заменить полностью линию точка коммутации - клиент, в то время как в случае ИКС будет производиться замена сегмента поврежденной подсистемы (внутренней или горизонтальной).

1.3 Основные принципы построения КС

Монтаж кабельной системы в здании возможен тогда, когда оно приспособлено для этого: имеются и соответствующим образом оборудованы кабельные трассы, выделены помещения для распределительных устройств и т. п. проще всего приспособить здание к кабельной системе в момент его проектирования, т. е. в тот момент, когда проектируются его три основные кабельные системы: водопровод и канализация, отопление и вентиляция, электроснабжение. Эти три системы являются капитальными: они служат на протяжении всего срока эксплуатации здания. Телекоммуникационная КС, если она спроектирована и инсталлирована соответствующим образом, тоже может служить 15 - 20 лет и, таким образом, также является капитальной системой. Обслуживается она тоже как капитальная система: регулярные осмотры и проверки, профилактический ремонт, регламентные работы, переключения, тесты и т. п.

В нашем случае телекоммуникационная КС предполагает реализацию в уже существующем здании, которое для нее не приспособлено. Поэтому, при проектировании КС, нам необходимо учитывать параметры здания: форму, этажность, назначение.

Кабельная система проектируется и строится из вполне определенного и ограниченного ряда функциональных компонентов. Их всего четыре вида:

- кабели (электрические и оптические);

- распределительные устройства (кроссовые блоки и коммутационные (патч-панели);

- информационные соединители (гнезда, вилки);

- точки консолидации (панель с информационными гнездами, к которым с одной стороны присоединены стационарные кабели горизонтальной подсистемы).

Для построения реальной КС требуется много других дополнительных изделий, таких, как шкафы и стойки, кабельные каналы и лотки, монтажные инструменты и приспособления, специализированные измерительные приборы и т. п. Однако эти дополнительные компоненты не являются функциональными, хотя и определяют, в конечном итоге, некоторые товарные качества КС как продукта.

Коммутационный шнур не выделяется в отдельный функциональный элемент по той причине, что он представляет собой комбинацию двух отдельных функциональных компонентов - кабеля и двух информационных вилок. Электромагнитные характеристики, качество и надежность коммутационных шнуров определяют эксплуатационные характеристики КС. В связи с этим, большинство производителей КС запрещают использование самодельных коммутационных шнуров в своих КС.

Рис. 1.3.1 Структурная схема КС

На рисунке 1.3.1 обозначены:

· РУТ - распределительное устройство территории;

· РУЗ - распределительное устройство здания;

· РУЭ - распределительное устройство этажа;

· ТК - точка консолидации;

· ИР - информационная розетка.

Распределительные устройства всех органов обеспечивают возможность конфигурировать КС, чтобы поддерживать различную топология (шина, звезда, кольцо) активных инженерных систем. Соединение подсистем КС при создании активных инженерных систем может быть осуществлено через активные устройства (например, концентратор), либо пассивным способом с помощью коммутационных шнуров или кроссовых перемычек.

В самом общем случае КС включает в себя три подсистемы:

· магистральную подсистему территории (МПТ);

· магистральную подсистему здания (МПЗ);

· горизонтальную подсистему (ГП).

Рассмотрим топологии построения выбранных моделей КС.

Топология ИКС должна представлять собой иерархическую звезду. Ее топологическая схема представлена на рис. 1.2.1. При соединении подсистем КС между собой стандартом ISO/IEC 11801:2002(Е) допускается совмещение функций двух распределительных устройств физически в одном устройстве, например, РУЗ и РУЭ в одном шкафу. Стоит отметить что, при больших размерах здания, его можно «разбить» структурно на несколько «зданий».

Рекомендации по расположению РУ приведены в стандарте ISO/IEC TR 14763-2: 2000(Е) «Information technology - Implementation and operation of customer premises cabling - Part 2: Planning and installation» («Информационная технология - Изготовление и эксплуатация кабельной системы зданий и территории заказчика - Часть 2: Разработка и инсталляция»). Конструкция РУ должна быть такой, чтобы обеспечивались минимальные длины коммутационных шнуров и перемычек, а также шнуров оборудования, особенно это важно в РУЭ. Эти минимальные длины должны сохраняться на протяжении всего периода эксплуатации КС.

РУ должны располагаться в пространстве так, чтобы не превышались следующие длины каналов:

· в горизонтальной подсистеме - 100 метров;

· в каналах, объединяющих все три подсистемы КС (МПТ+МПЗ+ГП) - 2000 метров.

Передаточные характеристики трактов, которые создаются с помощью КС для передачи сигналов различных инженерных систем, обсуждаются и оцениваются в выше упомянутом стандарте ISO/IEC 11801:2002(Е) с помощью понятий канал и стационарная линия.

Под каналом понимается тракт передачи сигналов по КС от одного активного блока аппаратуры до другого. При превышении длин каналов, активное оборудование не всякой инженерной системы способно работать. Предельно допустимые характеристики каналов выведены с учетом характеристик составляющих его компонентов в предположении, что канал состоит из 90 метров кабеля с одножильными проводниками, 10 метров шнуров и 4-х соединений.

Под стационарной линией (СЛ) понимается часть тракта передачи сигналов по инсталлированной КС, включающая в себя лишь стационарный кабель и соединители на его концах.

Стандартом ISO/IEC 11801:2002(Е) введены следующие термины, определяющие помещения, необходимые при создании КС:

· телекоммуникационная комната. Это комната, в которой располагается пассивное коммутационное и соединительное оборудование распределительных устройств. Она должна обеспечивать для элементов КС все необходимое: соответствующую площадь, электропитание, климатические условия, освещение и т. п.;

· комната оборудования. Это - комната, в которой помимо пассивных распределительных устройств КС еще находится активное оборудование инженерных систем, подключенных к КС (серверы и маршрутизаторы ЛВС, телефонные станции и т. п.).

Глава 2 Модель кабельной системы типового студенческого общежития. Спецификация материалов, необходимых для реализации моделей КС

Положим наше здание - девятиэтажное, на каждом этаже имеется по семь секций, которые включают шестнадцать жилых комнат. Перекрытия между этажами и несущие стены составляют в пределах 40-ка сантиметров (0,4 м), высота, ширина и длина здания порядка 28 м, 18 м и 29 м соответственно. Примером такого здания может являться студенческое общежитие №N Читинского государственного университета, план которого представлен в Приложении 1. Выбор помещения под комнату оборудования зависит от ряда индивидуальных параметров выбранного здания, с учетом выполнения условий перечисленных выше в гл. 1 п. 2.

2.1 Спецификация материалов, необходимых для реализации комнаты оборудования (аппаратной)

2.2 Модель реализации Исключительной кабельной системы

ИКС строится по топологии иерархической звезды. Как уже говорилось выше ИКС имеет ряд преимуществ перед другими КС.

Таблица 2.2.1

Спецификация материалов, для реализации ИКС

Наша ИКС предполагает наличие информационных розеток ИР в каждой комнате: итого 16 шт. на этаж. Кабель, используемый для организации подсистем: витая пара UTP, категории 5е - наибольшая длина одной стационарной линии на этаже будет составлять примерно 29 м, а внутренней магистрали - порядка 26 м. Так же понадобятся короба, для укладки и физической защиты кабеля. Для организации РУЭ, будут необходимы: коммутатор этажный (8 шт.), щиток (8 шт.).

В приложении 1 представлен примерный план расположения горизонтальных магистралей и ИР.

2.3 Модель реализации Централизованной кабельной системы

ЦКС строится по топологии звезды. Как упоминалось в гл. 1, обычно реализация ЦКС затруднительна, в связи с большими размерами современных зданий, что влияет на электромагнитные характеристики КС. Выбранный нами объект как раз позволяет реализовать рассматриваемую систему. Длина наибольшего канала будет составлять примерно 55 м.

ЦКС позволит наиболее простое индивидуальное предоставление предлагаемых сервисов клиентам, сэкономит средства на реализацию РУЭ.

ЦКС, так же как и ИКС предполагает наличие информационных розеток ИР в каждой комнате: итого 16 шт. на этаж. Кабель используемый для организации подсистем: витая пара UTP, категории 5е. Так же понадобятся короба, для укладки и физической защиты кабеля.

Таблица 2.3.1

Спецификация материалов, для реализации ЦКС