5
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ......................................................................................................................................... 6
Глава 1. Принцип организации передачи данных по каналам электросети…………………9
1.2 Типы Электромодемов…………………………………………………………………….13
1.2.1 Адаптер Powerline стандарта AV200 с функцией усилителя беспроводного сигнала до
300 Мбит/сTL-WPA2220……………………………………………………………………….13
1.2.2 Адаптер Powerline стандарта AV200 со встроенной розеткой
TL-PA2010P……………………………………………………………………………………..15
1.2.3 Адаптер Powerline стандарта AV500 с функцией усилителя беспроводного сигнала до
300 Мбит/с TL-WPA4220………………………………………………………………………17
1.2.4 Базовый комплект адаптеров Powerline стандарта AV600
TL-PA6010KIT …………………………………………………………………………………20
1.2.5 Tenda PW201A300 Мбит/с PowerlineWi-Fi точка доступа ……………………………23
1.2.6 Набор D-LinkPowerLineAVDHP-209AV………………….…………………..…..…….25
1.3 Физический уровень, протоколы, сигналы их параметры………………………….……27
1.4 Канальный уровень…………………………………………………………………………37
1.5 Сигналы сети………………………………………………………………………………. 55
Глава 2 Программное обеспечение для ЛВС ООО "Колос"………......…….……………… 60
2.1 Организация сети на основе Windows2012 Server ……………………………………….60
2.1.1 Особенности ОС Windows2012 Server ………………………………………………….60
2.1.2 Службы ОС Windows 2012 Server……………………………………………………... 62
2.2 Структура локальной компьютерной сети агентства недвижимости………………….. 68
2.3 Основные административные блоки ……………………………………………………..68
2.3.1 Конфигурирование сервера…………………………………………………………….. 69
2.3.2 Установка Windows 2012 Server…………………………………………………………72
2.3.3 Управление в среде Windows 2012 Server ……………………………………………..72
2.4 Защита информации в сети ………………………………………………………………..73
2.4.1 Анализ возможностей системы разграничения доступа
Windows 2012 Server ……………………………………………………………...…………...75
2.5 Оборудование для сети ……………………………………………………………………78
Глава 3. Проектирование офисной сети обмена данными ООО "Колос" по каналам
электросети ………………………………………………..............…………………….……..92
3.1 Постановка задачи …………………………………………………………………………92
3.2 Функциональная схема локальной вычислительной сети ……………………….……...92
3.3 Планирование структуры сети…………………………………………………………… 93
3.3.1 Компьютерная сеть ………………………………………………………………………93
3.3.2 Способы управления сетью ……………………………………………………………..94
3.3.3 План помещений …………………………………………………………………………96
3.3.4 Размещение сервера…………………………….……………………………………….. 96
3.3.5 Сетевая архитектура ……………………………………………………………………..97
3.3.6 Сетевые ресурсы …………………………………………………………………………99
3.4 Анализ характеристик объекта проектирования и трудовой деятельности ………….101
3.5 Мероприятия по эргономическому обеспечению……………………………………... 102
3.6.Мероприятия по технике безопасности …………………………………………………108
3.7 Мероприятия по пожарной безопасности ………………………………………………116
3.8. Технико-экономические расчеты ……………………………………………………….121
3.8.1 Капитальные затраты………………………………………………………………….. 121
3.9 Текущие затраты или эксплуатационные затраты ……………………………………..123
3.10 Технико-экономические показатели …………………………………………………..125
Заключение ……………………………………………………………………………………128
Список использованной литературы ………………………………………………………..132
6
Введение
Актуальность темы выпускной квалификационной работы заключается
в том, что всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети
обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи
информационных сообщений, быстрый обмен информацией между
пользователями, получение и передача сообщений, не отходя от рабочего
места, мгновенное получение любой информации из любой точки земного
шара, а так же обмен информацией между различными конфигурациями
компьютеров, работающих под разным программным обеспечением [5].
В мире существует более 130 миллионов компьютеров, из которых
более 80% объединены в различные информационно-вычислительные сети,
от малых офисных локальных сетей до глобальных сетей типа Интернет.
Сети разбросаны по всему миру, собирают данные о таких разных
предметах, как атмосферные условия, производство продуктов,
железнодорожных и воздушных перевозках [1].
Сети часто условно делят на три большие категории: глобальные сети
(WAN, Wide Area Network), городские сети (MAN, Metropolitan Area
Network), и локальные сети (LAN, Local Area Network). Традиционно русское
сокращение для локальных сетей – ЛВС (локальная вычислительная сеть).
Глобальные сети позволяют организовать взаимодействие между
абонентами на больших расстояниях. Протяженность глобальных сетей
может составлять тысячу километров. Городские сети позволяют
взаимодействовать на меньших территориях и работать на скоростях от
средних, до высоких. Локальные вычислительные сети обеспечивают
наивысшую скорость обмена информацией между компьютерами. Такие сети
организуются внутри здания, этажа или комнаты.
Механизмы передачи данных в локальных и глобальных сетях
существенно отличаются. Глобальные сети ориентированы на соединение –
до начала передачи данных между абонентами устанавливается соединение.
7
В локальных сетях используются методы, не требующие
предварительной установки соединения – пакет с данными посылается без
подтверждения готовности получателя к обмену. Кроме разницы в скорости
передачи данных между этими категориями сетей существуют и другие
отличия. В локальных сетях каждый компьютер имеет сетевой адаптер,
который соединяет его со средой передачи.
Городские сети содержат активные коммутирующие устройства, а
глобальные сети обычно состоят из групп мощных маршрутизаторов
пакетов, объединенных каналами связи. Основная задача корпоративной сети
заключается в обеспечении передачи информации между различными
приложениями. Корпоративная сеть позволяет взаимодействовать
приложениям, расположенных в географически различных областях, и
обеспечивает доступ к ним указанных пользователей.
Широкому внедрению технологий способствует широкий спектр,
предлагаемого оборудования – для построения магистрали сети, доступа к
глобальным и локальным сетям.
Объектом исследования выпускной квалификационной работы
является кампусная сеть организации, а предметом исследования – методика
реализации кампусной сети организации.
Целью работы является построение компьютерной сети на примере
организации ООО Колос
Для достижения заявленной цели исследования необходимо решить
следующие задачи:
1) Провести классификацию вычислительных сетей по
территориальному признаку, по топологии построения, по способу передачи
данных;
2) Выполнить анализ аппаратного обеспечения для построения базовых
топологий ЛВС;
3) Выполнить анализ программного обеспечения для построения
базовых топологий ЛВС;
8
4) Обосновать выбор структуры, аппаратного и программного
обеспечения, разработать математическую модель кампусной сети
организации;
5) Выполнить реализацию кампусной сети организации.
Практическая значимость работы заключается в повышении
эффективности работы железнодорожного транспорта, его
конкурентоспособности на рынке транспортных услуг отводится -
информатизации отрасли на базе современных средств связи и
вычислительной техники.
Выпускная квалификационная работа состоит из Введения, трех глав,
Заключения и Списка использованной литературы.
При написании выпускной квалификационной работы использовались
научные труды следующих авторов: Мелехин В.Ф. [33], Мардер Н.С. [32],
Глушакова С.В [16], Борисенко А.А.[11]
Выпускная квалификационная работа состоит из Введения, трех глав,
Заключения и Списка использованной литературы.
9
Глава 1. Принцип организации передачи данных по каналам
электросети
Средой передачи информации служит электромагнитная волна, которая
распространяется по кабельной линии (между токопроводящей жилой и
броней кабеля) аналогично коаксиальной линии. По воздушной линии
распространение сигнала происходит аналогично двухпроводной линии
передачи[5].
Для обеспечения безопасной передачи электроэнергии и для
стабильной эксплуатации сетей и оборудования необходимо достижение
оптимального баланса между предложением электроэнергии и её
потреблением. Таким образом, крайне важно обладать точными,
оперативными данными, о производстве энергии, а также иметь возможность
контролировать и автоматически управлять ее последующим
использованием. Чтобы интеллектуальные сети (SmartGrid) и
интеллектуальный учет (SmartMetering) стали реальностью, необходимо
иметь мощную коммуникационную платформу, которая способна передавать
информацию о состоянии энергосистемы в режиме реального времени. Эта
платформа должна:
- иметь IP-основу,
- быть высокоскоростной,
- обеспечивать безопасную передачу данных.
Системы передачи информации с использованием технологий
широкополосной передачи данных по электрическим проводам (BPL
технологии) отвечают всем вышеперечисленным требованиям и являются
наиболее экономичными и эффективными[5].
Технология PLC (PowerLineCommunication) - новая
телекоммуникационная технология, базирующаяся на использовании
силовых электросетей для высокоскоростного информационного обмена.
Эксперименты по передаче данных по электросети велись достаточно давно,
но низкая скорость передачи и слабая помехозащищенность были наиболее
10
узким местом данной технологии. Но прогресс не стоит на месте, и
появление более мощных DSP - процессоров (цифровые сигнальные
процессоры) дали возможность использовать более сложные способы
модуляции сигнала, такие как OFDM модуляция
(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing), что позволило значительно
продвинуться вперед в реализации технологии PLC[6].
Несколько лет назад несколько крупных лидеров на рынке
телекоммуникаций объединились в альянс, который получил название
HomePlugAlliance, с целью совместного проведения научных исследований и
практических испытаний, а также принятия единого стандарта на передачу
данных по системам электропитания. Прототипом PowerLine является
технология PowerPacket фирмы Intellon, положенная в основу для создания
единого стандарта HomePlug1.0 specification (принят альянсом HomePlug 26
июня 2001 г.), в котором определена скорость передачи данных до 14 Мб/сек.
Возможности технологии PLC .
Малый офис (SOHO)
PowerLine технология может быть использована при создании
локальной сети в небольших офисах (до 10 компьютеров), где основными
требованиями к сети являются простота реализации, мобильность устройств
и легкая расширяемость[7].
При этом как вся офисная сеть, так и отдельные ее сегменты могут
быть построены с помощью PowerLine адаптеров. Очень часто встречается
ситуация, когда необходимо включить в уже существующую сеть удаленный
компьютер или сетевой принтер, расположенный в другой комнате или даже
в другом конце здания. С помощью PowerLine адаптеров эту проблему
можно решить за 15 минут.
Домашние коммуникации.
PowerLine технология открывает новые возможности при реализации
идеи «Умного дома», где вся бытовая электроника была бы завязана в
единую информационную сеть с возможностью централизованного
11
управления. Электрическая сеть – идеальная среда передачи управляющих
сигналов между бытовыми приборами, работающих в сети 110/220В. В
ближайшее время появится чип, позволяющий встраивать его в различные
приборы, которые будут иметь возможность принимать и передавать данные
через собственные цепи питания. Кроме того, с помощью данного чипа
можно организовать передачу аудио данных, данных с датчиков охранной
сигнализации, расширять и продлять телефонные линии, и т.д. Будем
надеяться, что недалеко то время, когда PLC технология будут
присутствовать в каждом доме[7].
Суть технологии.
Теоретические основы технологии Powerline
Основой технологии Powerline является использование частотного
разделения сигнала, при котором высокоскоростной поток данных
разбивается на несколько относительно низкоскоростных потоков, каждый из
которых передается на отдельной поднесущей частоте с последующим их
объединением в один сигнал.
При использовании обычного частотного мультиплексирования (FDM -
Frequency-DivisionMultiplexing) защитные интервалы (GuardBand) между
поднесущими, необходимые для предотвращения взаимного влияния
сигналов, довольно велики (рис. 1.1), поэтому доступный спектр
используется не очень эффективно[8].
Рисунок 1 – Обычный FDM
В случае же ортогонального частотно-разделенного
мультиплексирования (OFDM), центры поднесущих частот размещены так,
что пик каждого последующего сигнала совпадает с нулевым значением
12
предыдущих (рис.2). Такое размещение позволяет более эффективно
использовать доступную полосу частот[9].
Рисунок 2 - OFDM
Перед тем как отдельные поднесущие частоты будут объединены в
один сигнал, они претерпевают фазовую модуляцию (рис.3), каждая -- своей
последовательностью бит.
Рисунок 3 –Фазовая модуляция
После этого все они проходят через PowerPacketengine и собираются в
единый информационный пакет, который еще называют OFDM-symbol. На
рисунке 4 приведен пример относительной квадратурной фазовой
манипуляции (DQPSK - DifferentialQuadraturePhaseShiftKeying) на каждой из
4-х поднесущих частот в диапазоне 4-5 МГц[10].
13
Рисунок 4 – DQPSK модуляция
Реально в технологии Powerline используются 84 поднесущие частоты
в диапазоне 4-21 МГц.
Теоретическая скорость передачи данных при использовании
параллельных потоков с одновременным фазовым модулированием сигналов
составляет более 100 Мб/с[11].
Адаптация к физической среде, устранение ошибок и разрешение
конфликтов.
При передаче сигналов по бытовой сети электропитания могут
возникать большие затухания в передающей функции на определенных
частотах, что приведет к потере данных (рис. 5).
Рисунок 5 – Передающая функция
В технологии Powerline предусмотрен специальный метод решения
этой проблемы -- динамическое выключение и включение передачи сигнала
(dynamicallyturningoff and ondata-carryingsignals). Суть данного метода
14
заключается в том, что устройство осуществляет постоянный мониторинг
канала передачи с целью выявления участка спектра с превышением
определенного порогового значения затухания. В случае обнаружения
данного факта использование этих частот на время прекращается до
восстановления нормального значения затухания (рис.6)[12].
Рисунок 6 – Адаптивная передача данных
Данный метод делает технологию Powerline максимально гибкой при
использовании в различных условиях. Например, в разных странах
существуют различные регулирующие правила, согласно которых часть
диапазона частот не может быть использована. При этом, в случае Powerline,
в этом диапазоне просто не будут передаваться данные. Еще одним
примером является случай, когда некое приложение уже использует часть
диапазона. Аналогично первому случаю, в этом также выключается передача
данных на определенных частотах, и два приложения могут спокойно
сосуществовать в одной физической среде[2].
Другой серьезной проблемой при передаче данных по бытовой
электросети являются импульсные помехи (до 1 микросекунды),
источниками которых могут быть галогеновые лампы (рис. 7), включение и
выключение различных электроприборов и т.д.
При использовании предыдущего метода система может не успеть
адаптироваться к быстро изменившимся условиям, в результате часть битов
будет разрушена и утеряна. Для решения этой проблемы используется