Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Техническое задание

Цель работы

1.Теоретическая часть

1.1 Анализ стандартов сетей

1.1.1 WiFi

1.1.2 3G

1.1.3 Ethernet

1.2 Топология сети - Звезда

1.3 Необходимость сервера

2. Физическое проектирование ЛВС

2.1 Выбор коммуникационного оборудования

2.1.1 D-Link

2.1.2 Cisco

2.1.3 3com

2.2 Структурная схема ЛВС

3. Принцип работы системы

Заключение

Техническое задание

В рамках курсового проекта необходимо организовать Локальную вычислительную сеть отдела по управлению процессом изготовления полимерной ленты на прокатном стане. Множественный удаленный доступ к процессу изготовления - наилучший способ качественного управления.

Интерфейс управления представить в виде HTML страницы, с доступом к параметрам устройств, входящих в прокатный стан.

Цель работы:

Нам необходимо организовать сеть, которая будет объединять 16 ЭВМ, одна из которых будет сервером, вторая - АРМ (автоматизированное рабочее место) для прокатного стана, остальные - пользователями. АМР будет обеспечивать управление прокатным станом для всех машин в сети посредством удобного интерфейса

1. Теоретическая часть

Локальная вычислительная сеть, ЛВС (Local Area Network, LAN) -- компьютерная сеть, покрывающая относительно небольшую территорию, такую как дом, офис, или небольшую группу зданий, например, институт. Компьютеры могут соединяться по различным протоколам, таким как wi-fi или Ethernet. Интернет, грубо говоря, тоже является большою Локальной сетью, использующей протокол TCP/IP. Также существуют локальные сети, узлы которой разнесены географически на расстояние более 14 000 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такое расстояние, подобные сети относят к локальным.

1.1 Анализ стандартов сетей

1.1.1 Wi Fi

Wi-Fi -- торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с -- наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi.

По способу объединения точек доступа в единую систему можно выделить:

§ Автономные точки доступа (называются также самостоятельные, децентрализованные, умные)

§ Точки доступа, работающие под управлением контроллера (называются также «легковесные», централизованные)

§ Бесконтроллерные, но не автономные (управляемые без контроллера)

По способу организации и управления радиоканалами можно выделить беспроводные локальные сети:

§ Со статическими настройками радиоканалов

§ С динамическими (адаптивными) настройками радиоканалов

§ Со «слоистой» или многослойной структурой радиоканалов

Преимущества Wi-Fi

§ Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, что может уменьшить стоимость развёртывания и/или расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями.

§ Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам.

§ Wi-Fi устройства широко распространены на рынке. Гарантируется совместимость оборудования благодаря обязательной сертификации оборудования с логотипом Wi-Fi.

§ Излучение от Wi-Fi устройств в момент передачи данных на два порядка (в 100 раз) меньше, чем у сотового телефона.

Недостатки Wi-Fi

§ Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы. Во многих европейских странах разрешены два дополнительных канала, которые запрещены в США; В Японии есть ещё один канал в верхней части диапазона, а другие страны, например Испания, запрещают использование низкочастотных каналов. Более того, некоторые страны, например Россия, Беларусь и Италия, требуют регистрации всех сетей Wi-Fi, работающих вне помещений, или требуют регистрации Wi-Fi-оператора.

§ Как было упомянуто выше - в России точки беспроводного доступа, а также адаптеры Wi-Fi с ЭИИМ, превышающей 100 мВт (20 дБм), подлежат обязательной регистрации.

§ Самый популярный стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Несмотря на то, что новые устройства поддерживают более совершенный протокол шифрования данных WPA и WPA2, многие старые точки доступа не поддерживают его и требуют замены. Принятие стандарта IEEE 802.11i (WPA2) в июне2004 года сделало доступной более безопасную схему, которая доступна в новом оборудовании. Обе схемы требуют более стойкий пароль, чем те, которые обычно назначаются пользователями. Многие организации используют дополнительное шифрование (например VPN) для защиты от вторжения.

1.1.2 3G

3G - технологии мобильной связи 3 поколения -- набор услуг, который объединяет как высокоскоростной мобильный доступ с услугами сети Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создаёт канал передачи данных. В настоящее время из-за массовых рекламных акций под этим термином чаще всего имеется технология UMTS.

Мобильная связь третьего поколения строится на основе пакетной передачи данных. Сети третьего поколения 3G работают на частотах дециметрового диапазона, как правило в диапазоне около 2 ГГц, передавая данные со скоростью до 3,2 Мбит/с. Они позволяют организовывать видеотелефонную связь, смотреть на мобильном телефоне фильмы и телепрограммы и т. д.

3G включает в себя 5 стандартов семейства IMT-2000 (UMTS/WCDMA, CDMA2000/IMT-MC, TD-CDMA/TD-SCDMA (собственный стандарт Китая), DECT и UWC-136). прокатный стан локальный вычислительный сеть

Наибольшее распространение в мире получили два стандарта: UMTS (или W-CDMA) и CDMA2000 (IMT-MC), в основе которых лежит одна и та же технология -- CDMA (Code Division Multiple Access -- множественный доступ с кодовым разделением каналов). Также возможно использование стандарта CDMA450.

Технология CDMA2000 обеспечивает эволюционный переход от узкополосных систем с кодовым разделением каналов IS-95 (американский стандарт цифровой сотовой связи второго поколения) к системам CDMA «третьего поколения» и получила наибольшее распространение на североамериканском континенте, а также в странах Азиатско-Тихоокеанского региона.

Технология UMTS (Universal Mobile Telecommunications System -- универсальная система мобильной электросвязи) разработана для модернизации сетей GSM (европейского стандарта сотовой связи второго поколения), и получила широкое распространение не только в Европе, но и во многих других регионах мира.

Работа по стандартизации UMTS координируется международной группой 3GPP (Third Generation Partnership Project), а по стандартизации CDMA2000 -- международной группой 3GPP2 (Third Generation Partnership Project 2), созданными и сосуществующими в рамках ITU.

По данным Wireless Intelligence, на конец ноября 2006 г. в мире насчитывалось 364 млн абонентов 3G, из них 93,5 млн были подключены к сетям UMTS и 271,1 млн -- к СDMA2000. Крупнейший оператор -- японский NTT DoCoMo (40 млн абонентов).

В сетях 3G обеспечивается предоставление двух базовых услуг: передача данных и передача голоса. Согласно регламентам ITU (International Telecommunications Union -- Международный Союз Электросвязи) сети 3G должны поддерживать следующие скорости передачи данных:

§ для абонентов с высокой мобильностью (до 120 км/ч) -- не менее 144 кбит/с;

§ для абонентов с низкой мобильностью (до 3 км/ч) -- 384 кбит/с;

§ для неподвижных объектов -- 2048 Кбит/с.

Основные тренды в сетях 3G:

§ преобладание трафика data-cards (USB-модемы, ExpressCard/PCMCIA-карты для ноутбуков) над трафиком телефонов и смартфонов 3G;

§ постоянное снижение цены 1 Мб трафика, обусловленное переходом операторов к более совершенным и эффективным технологиям.

Сети 3G отличаются повышенной экологической безопасностью: мощность излучения передатчика терминала существенно ниже, чем в других стандартах: пиковая -- 200 мВт, средняя на большей части обслуживаемой территории примерно на порядок ниже пиковой.

Защита от обрывов

В сетях с кодовым разделением каналов, в том числе и 3G, есть важное преимущество -- улучшенная защита от обрывов связи в движении, за счёт использования так называемого «мягкого хендовера». По мере удаления от одной базовой станции клиента «подхватывает» другая. Она начинает передавать всё больше и больше информации, в то время как первая станция передаёт всё меньше и меньше, пока клиент вообще не покинет её зону обслуживания. При хорошем покрытии сети вероятность обрыва полностью исключается системой подобных «подхватов». Это отличается от поведения систем с частотным и временным разделением каналов (GSM), в которых переключение между станциями «жёсткое», и может приводить к задержкам в передаче и даже обрывам соединения.

1.1.3 Ethernet

Ethernet -- пакетная технология передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей.

Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде -- на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet , FDDI и Token ring. В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.

Преимущества использования витой пары по сравнению с коаксиальным кабелем:

§ возможность работы в дуплексном режиме;

§ низкая стоимость кабеля «витой пары»;

§ более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле;

§ минимально допустимый радиус изгиба меньше;

§ большая помехозащищенность из-за использования дифференциального сигнала;

§ возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE);

§ отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт и иногда даже полным «выгоранием» системного блока.

Разновидности Ethernet

В зависимости от скорости передачи данных и передающей среды существует несколько вариантов технологии. Независимо от способа передачи стек сетевого протокола и программы работают одинаково практически во всех ниже перечисленных вариантах.

Большинство Ethernet-карт и других устройств имеет поддержку нескольких скоростей передачи данных, используя автоопределение (autonegotiation) скорости и дуплексности, для достижения наилучшего соединения между двумя устройствами. Если автоопределение не срабатывает, скорость подстраивается под партнёра, и включается режим полудуплексной передачи. Например, наличие в устройстве порта Ethernet 10/100 говорит о том, что через него можно работать по технологиям 10BASE-T и 100BASE-TX, а порт Ethernet 10/100/1000 -- поддерживает стандарты 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T.

Достигшая к настоящему времени состояния массовой доступности технология передачи данных Fast Ethernet позволяет обеспечить потребности в высокоскоростной передаче данных в локальной сети при относительно низких затратах на телекоммуникационное оборудование. Совместимость оборудования Fast Ethernet с технологиями предыдущих поколений (Ethernet) позволяет сохранить работоспособность созданной ранее телекоммуникационной инфраструктуры. Одновременно обеспечивается масштабируемость решения, которая может быть достигнута последующим переходом к перспективным технологиям GigabitEthernet , 10 GigabitEthernet (10GE).

Повышение скорости локальных сетей и внедрение в них развитых функций управления приоритетом и качеством сервиса делает их идеальной средой для интегрированной передачи всех видов информации.

Спецификация 100BASE-TX:

100BASE-TX, IEEE 802.3u -- Развитие технологии 10BASE-T, используется топология звезда, задействован кабель витая пара категории-5, в котором фактически используются 2 пары проводников, максимальная скорость передачи данных 100 Мбит/с.

Из трех описанных стандартов наиболее подходит Ethernet, так как необходимо организовать локальную сеть в пределах одного офиса, а WiFi и 3G имеют более сложную технологию и предназначены для сетей с более глобальным характером.

1.2 Топология сети - Звезда

Звезда -- базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу. Рабочая станция, которой нужно послать данные, отсылает их на концентратор, а тот определяет адресата и отдаёт ему информацию. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных.

Достоинства:

· Выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;

· Хорошая масштабируемость сети;

· Лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;

· Высокая производительность сети

· Гибкие возможности администрирования

Недостатки:

· Выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети в целом;

· Для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;

· Конечное число рабочих станций ограничено количеством портов в центральном концентраторе;

Одна из наиболее распространённых топологий, поскольку проста в обслуживании. В основном используется в сетях, где носителем выступает кабель - витая пара.

1.3 Необходимость сервера

Какой бы не являлась компания или предприятие, всегда необходимо наличие сервера по трем основным причинам:

- Сервер - это централизованное хранение информации и ее резервное копирование.

- Доступ к данным обеспечен лишь авторизованным пользователям.

- Документообмен в электронном виде значительно оперативнее, чем в бумажном, даже если происходит в пределах одного офиса.

2. Физическое проектирование ЛВС

Выбор физической среды передачи данных

Для передачи данных в нашей сети будет использоваться технология Fast Ethernet. При выборе кабеля остановились на кабеле пятой категории, так как он поддерживает скоростные протоколы. Подробные характеристики можно посмотреть в приложении.

2.1 Выбор коммуникационного оборудования

Оборудование ЛВС выбиралось исходя из наилучшего соотношения цена/качество.

2.1.1 D-Link

За достаточно продолжительное время эксплуатации оборудования D-Link, оно зарекомендовало себя как довольно надёжное и недорогое решение при построении среднего размера ЛВС (до 1000 абонентов).

D-Link DES-1016D является неуправляемым коммутатором 10/100 Мбит/с 2 уровня, предназначенным для повышения производительности работы небольшой группы пользователей, обеспечивая при этом высокую пропускную способность. Мощный и одновременно с этим простой в использовании, DES-1016D позволяет пользователям не задумываясь подключать в любой порт сетевое оборудование работающее на скоростях 10 Мбит/с или 100 Мбит/с, понизить время отклика и удовлетворить потребности в большой пропускной способности сети.Коммутатор снабжен 16 портами 10/100 Мбит/с, позволяющими небольшой рабочей группе гибко подключаться сетям к Ethernet и Fast Ethernet, а также интегрировать их. Это достигается благодаря свойству портов автоматически определять сетевую скорость, согласовывать стандарты 10Base-T и 100Base-TX, а также режим передачи полу/полный дуплекс.Коммутатор может быть использован для непосредственного подключения компьютеров к нему, так как обладает малой стоимостью подключения на порт. Это предотвращает возможность образования "узких мест", так как каждый компьютер имеет выделенную полосу пропускания сети.

2.1.2 Cisco

Коммутаторы семейства Cisco Catalyst 3750, включающие в себя множество инновационных возможностей, предназначены для средних предприятий и отделений крупных корпораций. Они отличаются простотой использования и самой высокой отказоустойчивостью среди стекируемых коммутаторов. Повышенная эффективность локальной сети при использовании стекирования достигается благодаря технологии Cisco StackWise.

Применение новаторской технологии Cisco StackWise увеличивает отказоустойчивость, улучшает автоматизацию и повышает эффективность работы стекируемых коммутаторов. Технология Cisco StackWise позволяет объединять до 9 коммутаторов серии Cisco Catalyst 3750 в составе единого коммутационного блока с пропускной способностью 32 Гбит/с.

2.1.3 3com

Коммутаторы 3com - это управляемые стекируемые коммутаторы корпоративного класса для рабочих групп, обеспечивающие коммутацию в сетях 10/100 Мбит/с с использованием интерфейсов восходящей связи. Коммутаторы 3Com 4500 предназначены для небольших и средних предприятий и крупных организаций с разветвленной сетью офисов и региональных филиалов.

Для данной ситуации наиболее лучшим вариантом будет являться коммутатор DLINK. Он идеально подходит для выполнения всех необходимых функций и его стоимость ниже других перечисленных.

2.2 Структурная схема ЛВС

Условные обозначения

3. Принцип работы системы

Всеми элементами прокатного стана управляет запрограммированный микроконтроллер, который взаимодействует с автоматизированным рабочим местом (АМР) посредством локальной связи по Industrial Ethernet. К программным средствам АРМ относится в основном SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) и OPC-сервер (OLE for Process Control).

Общую схему можно представить так: прокатный стан, взаимодействующий с АРМ, и некоторое количество рабочих мест оператора (РМО), объединенных локальной сетью.

Компьютер АРМ служит для выполнения следующих задач:

? архивирование всех технологических параметров работы комплекса оборудования прокатного стана полученных от контроллера;

? запись в базу данных программ прокатки, полученных от панели оператора;

? автоматический поиск и извлечение из базы данных программы прокатки, соответствующей текущему заданию, по запросу панели оператора;

? визуализация основных технологических параметров на видеокадрах SCADA.

В ходе работы стана при подаче новой заготовки на прокатку выполняется определенная программа работы (шаблон), которая хранится в базе данных АМР. Если необходимый шаблон отсутствует в базе, то оператор вручную вводит нужные параметры и запускает прокатку на выполнение. При этом новые параметры записываются в базу как новый шаблон.

Интерфейс представлен в виде HTML страниц, прилагаемой к проекту.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения расчетно-графической работы реализована поставленная цель: приобретен опыт в организации локальной сети в компании. Приведены планы здания со схемой проложенной сети. Обоснованы мотивации выбора оборудования. Таким образом, работа представляет собой подробный план по созданию сети, который полностью готов к реализации.

Размещено на Allbest.ru