4
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 5
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАБОТЫ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЕЙ ........................................................... 7
1.1. Основные понятия и классификация телекоммуникационных сетей ..... 7
1.2. Основные принципы построения телекоммуникационных систем и сетей
.............................................................................................................................. 15
1.3. Аппаратно-программные средства организации работы
телекоммуникационных сетей .......................................................................... 23
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ
КРАСНОЯРСКОГО КРАЕВОГО МЕДИЦИНСКОГО ИНФОРМАЦИОННО-
АНАЛИТИЧЕСКОГО ЦЕНТРА .......................................................................... 32
2.1. Общая характеристика деятельности центра ........................................... 32
2.2. Анализ архитектуры аппаратно-программных средств
телекоммуникационной сети центра................................................................ 37
2.3. Анализ трафика передачи потоков данных для выявления проблем в
архитектуре аппаратно-программных средств ............................................... 43
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА НАПРАВЛЕНИЙ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ КРАСНОЯРСКОГО КРАЕВОГО
МЕДИЦИНСКОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО ЦЕНТРА 51
3.1. Разработка технического задания на модернизацию
телекоммуникационной сети центра................................................................ 51
3.2. Модернизация телекммуникационной сети центра ................................ 56
3.3. Расчет технико-экономического эффекта от модернизации
телекоммуникационной сети центра................................................................ 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... 74
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ..................................................................................... 78
ПРИЛОЖЕНИЯ ..................................................................................................... 82
5
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность выбранной темы исследования заключается в том, что
телекоммуникационная сеть выступает многофункциональным аппаратно-
программным комплексом, от возможностей которого зависит не только
организация обмена между пользователями, но и возможности использования
современных технологий, представленных системами виртуализации,
современными средствами для организации видеоконференцсвязи в режиме
онлайн и другими достижениями научно-технического прогресса.
Исследование вопросов модернизации телекоммуникационной сети
обуславливает выбор темы выпускной квалификационной работы.
Объектом исследования выпускной квалификационной работы являются
«Телекоммуникационные сети», а предметом исследования «Модернизация
телекоммуникационной сети краевого государственного бюджетного
учреждения здравоохранения»
Цель выпускной квалификационной работы: выполнить модернизацию
телекоммуникационной сети краевого государственного бюджетного
учреждения здравоохранения «Красноярский краевой медицинский
информационно-аналитический центр».
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
1) Рассмотреть основные понятия и провести классификацию
телекоммуникационных сетей (ТКС).
2) Рассмотреть основные принципы построения и аппаратно-
программные средства организации ТКС.
3) Провести анализ телекоммуникационной сети Красноярского краевого
медицинского информационно-аналитического центра.
4) Разработать техническое задание на модернизацию ТКС
Красноярского краевого медицинского информационно-аналитического центра.
6
5) Провести модернизацию ТКС центра, выполнить расчет технико-
экономического эффекта от модернизации краевого медицинского
информационно-аналитического центра.
Практической значимостью работы является то, что предложенная
система организации видеоконференцсвязи, включающая в свой состав систему
Cisco Integrated Management Controller UCSC-C220-M3S, терминал Cisco SX80 и
зависящее от него оборудование, облачную платформу VMware vSphere и
виртуальную среду Cisco WebEx Meetings Server позволят совершенствовать
телекоммуникационную сеть центра.
При написании выпускной квалификационной работы использовались
научные труды следующих авторов: Буцыка С.В. [1], Волковой В.Н. [2],
Галиновского А.Л. [3], Гриценко Ю.Б. [4], Журавлевой Т.Ю. [5] и других.
Выпускная квалификационная работа включает введение, три главы,
заключение и список использованной литературы.
В первой главе приводятся основные понятия и классификация
телекоммуникационных сетей, принципы построения телекоммуникационных
систем и сетей, аппаратно-программные средства.
Во второй главе выполняется анализ телекоммуникационной сети центра,
архитектура аппаратно-программных средств и трафика сети.
В третьей главе работы производится разработка технического задания,
обоснование мероприятий по модернизации сети и производится расчет
технико-экономического эффекта от модернизации сети.
Выпускная квалификационная работа изложена на 79 страниц, среди
которых 20 рисунков, 9 таблиц, 40 источников использованной литературы.
7
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАБОТЫ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЕЙ
1.1. Основные понятия и классификация телекоммуникационных сетей
Компьютерная телекоммуникационная сеть – это сеть, включающая
взаимосвязанные абонентские системы и средства связи для обмена и
распределения информации [3, c. 28].
К телекоммуникационным сетям относятся:
- компьютерные сети для передачи данных;
- телефонные сети для передачи голосовой информации;
- радиосети для голосовой передачи и получения широковещательных
услуг;
- телевизионные сети для передачи голоса и изображения.
В зависимости от вида передаваемых данных телекоммуникационные
сети делятся на:
- аналоговые сети – это сети, в которых производится прием данных от
телефонных аппаратов, а процессы коммутации и мультиплексирования
осуществляются как аналоговыми, так и цифровыми методами;
- цифровые сети – это сети в которых применяются цифровые методы
мультиплексирования и коммутации и плезиохронные (PDH), синхронные
(SDH), асинхронные (АТМ) технологии.
Плезиохронная цифровая технология (PDH) представлена в виде способа
организации цифровых систем передачи, в которых используется
мультиплексированный сигнал, включающий 30 канальных цифровых потоков.
Синхронная технология (SDH) применяется для построения первичной
телекоммуникационной сети и для нее характерно прямое
мультиплексирование и демультиплексирование потоков PDH, стандартные
оптические и электрические интерфейсы, возможность управления
разветвленной первичной сетью из одного центра.
8
Асинхронные (АТМ) технологии относятся к высокопроизводительным
технологиям мультиплексирования и коммутации и их особенностью является
передача данных в виде ячеек, имеющих фиксированный размер по
виртуальным каналам связи.
Основные требования, предъявляемые к телекоммуникационным сетям:
1) Высокая производительность;
2) Надежность, безопасность и отказоустойчивость;
3) Расширяемость и масштабируемость;
4) Поддержка различных видов трафика;
5) Управляемость и совместимость разного оборудования.
Основные уровни иерархии в структуре современных
телекоммуникационных сетей:
- абонентские сети – сети, включающие технические средства,
устройства, кабельные линии, позволяющие обслуживать одного абонента в
пределах занимаемой им территории;
- сети доступа – сети, включающие сетевые элементы, позволяющие
предоставить доступ абонентам к ресурсам транспортной сети. Данная сеть
позволяет связать приемник сообщений с узлом доступа.
- магистральные сети – это электрические сети, в которых несколько
потребителей получают энергию от одной линии или магистрали.
Телекоммуникационные сети могут быть построены на основе:
1) коммутируемых каналов, основанные на временном разделении и
обслуживание каждого канала связи происходит поочередно. Причем в них
отрезок времени для отправки сигнала абоненту строго определен;
2) выделенных каналов или каналов, имеющих фиксированную полосу
пропускания и постоянно соединяющих двух абонентов. Выделенные каналы
могут быть аналоговыми или цифровыми;
3) коммутации пакетов, в которые все передаваемые пользователем
сообщения разбиваются в исходном узле на части или пакеты. Примером
9
выступают сети, основанные на технологиях Х.25, Frame Relay, АТМ, TCP/IP
(Internet) и другие.
Рассмотрим достоинства и недостатки компьютерных сетей в сравнении с
автономно работающими персональными компьютерами. Объединение
компьютеров в телекоммуникационную сеть имеет различные преимущества,
среди которых следует отметить:
- совместную работу с различными видами ресурсов, включающими
программно-аппаратное и информационное обеспечение;
- возможность экономии на материальных затратах за счет совместного
использования информационных ресурсов;
- ускорение процессов распределения информации и ее параллельная
обработка;
- возможность обмена большими массивами данных между
персональными компьютерами, удаленными друг от друга на значительное
расстояние.
Кроме этого телекоммуникационная сеть облегчает работу с
программным и информационным обеспечением, имеет высокую скорость
передачи и защиты данных [8, c. 17].
Недостатками телекоммуникационной сети являются уязвимость к
компьютерным вирусам, возможность получения несанкционированного
доступа к информационным ресурсам, угрозы и атаки при работе в сети
Интернет.
В настоящее время существуют различные классификации
компьютерных сетей.
В зависимости от расстояния выделяют локальные, региональные и
глобальные вычислительные сети.
Локальная вычислительная сеть является сетью, в которой связаны между
собой рабочие станции, размещенные на небольшой территории.
В состав локальных вычислительных сетей входят офисные сети, сети
учебных заведений, банков. В общем случае локальная вычислительная сеть
10
выступает телекоммуникационной системой, которая находится в
собственности одного предприятия [15, c. 90].
Глобальная вычислительная сеть объединяет различные локальные сети,
размещенные на большой территории, охватывающие различные государства и
континенты.
С помощью глобальных сетей решается проблема объединения
информационных ресурсов и организации к ним доступа.
Взаимодействие между абонентскими станциями производится на базе
различных территориальных сетей, в которых применяются различные каналы
передачи данных такие, как радиосвязь, спутниковая связь, телефонные линии.
В качестве примера глобальной вычислительной сети можно привести сеть
Интернет.
Региональная вычислительная сеть объединяет в себе узлы, размещенные
друг от друга на большом расстоянии, но ограниченные в пределах одного
региона или государства.
Многие специалисты региональные вычислительные сети называют
городскими.
Протяженность региональной вычислительной сети составляет от десятка
до тысяч километров, в них применяются беспроводные и проводные каналы
передачи данных [18, c. 20].
Типовая структура региональной вычислительной сети приведена на
рисунке 1.
11
Рисунок 1 – Типовая структура региональной вычислительной сети
Если локальные вычислительные сети применяются для разделения
ресурсов на короткие расстояния и организации широковещательных передач,
то глобальные сети позволяют передавать данные на большие расстояния, но с
ограниченной скоростью. В качестве примера связи локальных и глобальных
сетей можно привести виртуальную частную сеть.
Объединение региональных, глобальных и локальных вычислительных
сетей позволяет сформировать многоуровневую иерархию, в которой
используются высокопроизводительные средства для обработки больших
массивов данных и доступ к неограниченным информационным ресурсам [21,
c. 25].
Локальные вычислительные сети являются составляющей региональной
сети, а региональные сети входят в состав глобальной сети.
В зависимости от способа управления выделяют телекоммуникационные
сети с выделенным сервером, одноранговые сети и сети со смешанным
управлением [16, c.49].
12
В зависимости от способа управления выделяют компьютерные сети с
централизованным управлением или выделенным сервером,
децентрализованным управлением или одноранговые сети и смешанным
управлением или комбинированные сети.
Телекоммуникационная сеть с централизованным управлением
представлена в виде многоуровневой сети с выделенным сервером. В такой
сети один из персональных компьютеров производит управление работой сети
с сохранением данных, предназначенных для работы персональных
компьютеров, управляя взаимодействием между рабочими станциями, а также
выполнением таких сервисных функций, как управление аппаратным
обеспечением и администрирование сети [25, c. 30].
Архитектура телекоммуникационной сети с централизованным
управлением приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Архитектура телекоммуникационной сети с
централизованным управлением
Одноранговая сеть – это сеть с децентрализованным управлением, в ней
все персональные компьютеры равноправны между собой.
В зависимости от организации передачи данных выделяют [32, c. 33]:
- телекоммуникационные сети селективной информации, основанные на
моноканале. В них абоненты обмениваются данными посредством селекции
или блоков данных, представленных кадрами. Всем абонентам сети доступна
13
передаваемая по сети информации, но копия кадра принимается только теми
абонентскими системами, которым она предназначена;
- сети с маршрутизацией, в которых передача кадров от отправителя к
получателю производится по маршрутам. Этот вид сетей позволяет повысить
производительность передачи данных и ускорить передачу пакетов между
маршрутами.
В зависимости от метода доступа выделяют конкурентные сети и
детерминированные. Конкурентные сети предусматривают передачу данных по
свободному каналу. Передача информации откладывается, если это канал
передачи занят другим абонентом.
Детерминированные сети – это сети, где каждый абонент осуществляет
передачу данных только в тот момент, когда канал связи принадлежит только
ему.
По типу организации передачи данных выделяют телекоммуникационные
сети с коммутацией каналов, сообщений и сети с коммутацией
информационных пакетов [19, c. 33].
Телекоммуникационные сети с коммутацией каналов предусматривают
образование сквозного канала или канала прямой передачи между узлами до
момента начала передачи информации. Объединение каналов производится с
помощью специальной аппаратуры или коммутаторов, которые
устанавливаются между конечными узлами сети. Перед передачей данных
выполняется процедура установления соединения с созданием составного
канала.
Для сети с коммутацией каналов характерны такие недостатки, как
низкий коэффициент использования каналов, который приводит к увеличению
времени ожидания других абонентов. В качестве примера
телекоммуникационных сетей с коммутацией каналов можно привести
телефонные сети [36, c. 54].
Телекоммуникационные сети с коммутацией сообщений
предусматривают передачу информации порциями или сообщениями. В них