59057

Мультисервісна мережу стадіону для надання послуг трансляціі відео потоків, IP-телефоніі, доступу до внутрішніх web-сервісів і доступу в інтернет

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Мультисервісна мережа зможе поєднувати велику кількість пристроїв користувачів на всій території стадіону. Їх число може вимірятися десятками тисяч, які зможуть не тільки використовувати надані послуги, а й мати доступ до мережі інтернет, яка стала невід’ємною частиною життя

Украинкский

2015-01-10

795.5 KB

2 чел.

Зміст

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ 11

ВСТУП  13

1 АНАЛІЗ ОБ’ЄКТУ ПРОЕКТУВАННЯ 14

1.1 Аналіз об’єкту, для якого проектується мережа 14

1.2 Інформаційної модель об’єкту проектування 15

1.3 Прогноз трафіку мережі 18

1.4 Висновки 21

2 вибір концепції побудови системи та АНАЛІтичний огляд існуючих рішень 23

2.1 Топологія та ліній зв’язку мережі 23

2.2 Технологія Wi-Fi стандарта 802.11g 25

2.3 Технологія Wi-Fi стандарта 802.11n 26

2.4 Порівняння використання технологій 802.11g і 802.11n 28

2.5 Синтез структурної схеми мережі 30

2.6 Синтез функціональної схеми мережі 32

2.7 Висновки 34

3 Апаратний синтез системи 35

3.1 Вибір елементної бази 35

3.2 Опис схеми зєднаннь мережі 39

3.3 Програмне забезпечення 40

3.4 Конфігурація основного обладнання мережі 41

3.5 Висновки 42

4 АНАЛІЗ ЯКІСНИХ ХАРАКТЕРИСТИК СПРОЕКТОВАНОЇ МЕРЕЖІ 43

4.1 Створення і налаштування моделі 44

4.2 Аналіз результатів моделювання 45

4.3 Висновки 46

5 РОБОТА МЕРЕЖІ НА РІВНІ ПРОТОКОЛІВ 47

5.1 Функціонування DNS 47

5.2 Функціонування Proxy 49

5.3 Функціонування HTTP 51

5.4 Функціонування FTP 52

5.5 Висновки 54

6 Охорона праці і техніка безпеки при проектуванні 55

6.1 Загальні вимоги правил безпеки 55

6.2 Установка розподільних шаф 56

6.3 Загальні вимоги прокладки кабелю 56

6.4 Прокладка кабелю по стінах будівлі 57

6.5 Висновки 59

7 Техніко-економічне обґрунтування 60

7.1 Розрахунок капітальних вкладень 60

7.2 Розрахунок експлуатаційних витрат 67

7.3 Розрахунок амортизаційних відрахувань. 70

7.4 Витрати на електроенергію. 71

7.5 Розрахунок окупності мережі 72

7.6 Висновки 74

ВИСНОВКИ 75

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 76

Додаток А – Технічне завдання 77

Додаток Б – Структурна схема 81

Додаток В – Функціональна схема 82

Додаток Г – Схема з’єднань 83

Додаток Д – Схема модульного комутатора 84

Додаток Е – Схема ІР-мережі 85

Додаток Ж – Схема покриття в мережі 86

Додаток К – Топографічна схема мережі 87


ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ

ГНН – Година Найбільшого Навантаження;

КТЗ – Комплексу Технічних Засобів;

КПК – Кишеньковий Персональний Комп’ютер;

ЦСП – Цифрові Системи Передачі;

AP – Access Point;

CASE – Computer Aided Software/System Engineering;

CCK Complementary Code Keying;

CSMA/CACarrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance;

DNS – Domain Name System;

FTPFile Transfer Protocol;

HTTP – HyperText Transfer Protocol;

IEEEInstitute of Electrical and Electronics Engineers;

IP – Internet Protocol (інтернет-протокол);

LAN – Local Area Network;

MACMedia Access Control;

MIMOMultiple-input Multiple-output;

NPV – Net Present Value;

РВССPacket Binary Convolutional Coding;

QoSQuality of Service;

SSHSecure SHell;

SSIDServise Set IDentifier;

SSL –  Secure Sockets Later;

UTPUnshielded Twisted Pair;

VIP – Very Important Place;

VLAN – Virtual Local Area Network;

VoIPVoice over Internet Protocol;

VPNVirtual Private Network;

WDMWavelength Division Multiplexing;

WEPWired Equivalent Privacy;

WFAWireless Fidelity Aliance;

Wi-FiWireless Fidelity;

WLAN – Wireless Loсal Area Network;

WPAWi-Fi Protected Access.



ВСТУП

Розширення інформаційних технологій у всіх сферах нашого життя є однією з тенденцій в розвитку країн за останні роки. Обєднання комунікаційних технологій з різними видами діяльності надає багато можливостей як в соціальному, так і в економічному, технологічному планах.

У звязку з  низьким рівнем розвитку інформаційних технологій у сфері спорта ставиться задача побудови телекомунікаційної мультисервісної мережі стадіону для впровадження нових послуг. Це призведе до нового якісного рівня інфраструктури спортивної споруди і допоможе більш ефективно рішати деякі поставлені задачі.

Мультисервісна мережа зможе поєднувати велику кількість  пристроїв користувачів на всій території стадіону. Їх число може вимірятися десятками тисяч, які зможуть не тільки використовувати надані послуги, а й мати доступ до мережі інтернет, яка стала невідємною частиною життя у сучасному суспільстві. Основними принципами при побудові мережі є вірогідність інформації, гарантована доставка інформації одержувачу і захист мереж від несанкціонованого доступу. Спектр мережних рішень досить широкий і тому визначається, як правило, топологією мережі і напруженістю мережного трафіка. У сучасних системах передачі даних існують тенденції до збільшення пропускної здатності мережі. Це обумовлюється багатьма факторами, такими як передача відео, аудіо інформації, великих обсягів структурованої і графічної інформації, необхідної для успішного функціонування  мережних додатків.

Технологія, що зможе об’єднати велику кількість мобільних пристроїв в мережу і надавати можливість реалізації послуг, є технологія безпровідного зв’язку Wi-Fi. Вона надає мобільність користувачам і відповідає основним принципам при побудові мультисервісної мережі.

  1.  
    АНАЛІЗ ОБ’ЄКТУ ПРОЕКТУВАННЯ

  1.  Аналіз об’єкту, для якого проектується мережа

Об’єктом проектування є мультисервісна мережа надання відео послуг та доступу в інтернет для стадіону. Мережа призначена для передачі даних, телебачення, голосових та відео потоків.

Стадіон для якого буде проектуватися мережа планується відкрити в 2011 році. Він  буде вміщувати 30 446 осіб і знаходитись в місті Дніпропетровськ. Ця споруда займатиме велику площу, тому туди будуть входити різні спортивні споруди, службові приміщення, магазини.

Стадіон  буде обладнаний VIP ложами з рестораном і приміщенням для прес-конференцій. Крім того, у план стадіону закладено 120 корпоративних лож і конференц залів, в яких можна проводити ділові зустрічі. Керівництво стадіону схвалило споруди, що будуть знаходитись на території комплексу, такі як торгівельний центр, фітнес-центр, мультиплекс-кінотеатр, один з найбільших боулінг-центрів в Європі, а також клініка, яка спеціалізуватиметься на спортивних травмах. На території стадіону буде зведено 2400 парковочних місць, розташованих в трьох наземних і одній підземній стоянці. З останньої можливо найкоротшим шляхом попасти в vip-зал і приміщення для прес-конференцій.

Стадіон планується використовувати як для проведення футбольних матчів, так і для крупних концертів. Власники арени дуже уважно підійшли до питання акустики стадіону, щоб можна було залучити провідних музикантів, що звикли гастролювати на кращих майданчиках.  Стадіон є частиною крупного спортивно-розважального комплексу і вже має високий бал рейтингу стадіонів УЄФА.

Але однію з вимог сучасного спортивного комплексу є наявність мультисервісної мережі, що забезпечить ті чи інші послуги як вболівальникам на стадіоні, так і його внутрішнім службам. Це такі послуги:  відео повтори подій на стадіоні, загальна телетрансляція, інформація в торгових точках, кафе, а також доступ до інтернету і аудіозв’язок для персоналу стадіону.

Надання таких послуг в місці щільного зібрання людей, передбачає високу відмовостійкість мережі, а також високу якість послуг, що будуть отримувати користувачі.

  1.  Інформаційної модель об’єкту проектування

Користувачам буде надано такі послуги:

  •  телетрансляція і відео повтори;
  •  доступ до інтернет;
  •  внутрішня  IP-телефонія;
  •  внутрішні WEB-сервіси;

Загальна телетрансляція і відео повтори мають свої особливості. При передачі відеоданих  IP-мережею потік до абонента від сервера буде досить великим та майже незмінної інтенсивності, а потік в зворотному напрямку, відносно, малий. При цьому досить часто використовується групова IP-адресація для зменшення кількості пакетів з однаковою інформацією. 

Інші послуги належать до „класичних” послуг провайдерів Інтернету, тому для них треба провести розрахунок інтенсивності потоків передачі даних. Для отримання повних потоків треба буде скорегувати потік даних від провайдера до абонентів на величину потоку даних телебачення.

Згрупуємо види послуг відносно мережі і зведемо в таблицю: 

Таблиця 1.1 – Таблиця відповідності послуг відносно мережі

Послуга

Тип трафіку

телетрансляція і відео повтори

внутрімережевий

доступ до інтернет

зовнішний

внутрішня  IP-телефонія

внутрімережевий

внутрімережеві WEB-сервіси

внутрімережевий

Кількість абонентів тієї чи іншої послуг мережі можна обчислити як середню кількість мобільних пристроїв (комунікаторів, телефонів, КПК), що обладнені Wi-Fi модулями, оскільки за допомогою цієї технології проєктується мережа.

Згідно з Infonetics Research за 2009 рік такі пристрої займають 21% від загального обсягу всіх мобільних пристроїв і планується зростання  до 26% - 32% в 2011 році. Тому кількість абонентів з урахуванням прогнозу буде складати 10 тисяч, що є доволі великою часткою від загальної ємності стадіону.

Рисунок 1.1 – Модель інформаційних потоків

Найбільш прийнятною передачею голосових даних є IP- телефонія, тому що використання цифрових технологій дозволяє уникнути перекручувань, властивих більшості аналогових методів передачі, крім того така технологія забезпечує більшу надійність ніж аналогова. Для якісної передачі голосових даних прийнята швидкість передачі 64 Кбіт/с. Затримки, що допускаються при передачі голосу без перекручувань – менше 400 мс.

Відео потоки і телетрансляція належать до трафіку реального часу. Базовим протоколом для роботи з відео потоками є протокол Н.323 (набір стандартів для передачі відео, аудіо та звичайної цифрової інформації каналами Інтернет). Цей стандарт забезпечує відео потоки для сполучень «точка–точка» та для топологій з багатьма точками в межах стеку протоколів TCP/IP, він регламентує й принципи стиснення відео та аудіо інформації. Привабливість стандарту полягає в тому, що він може застосовуватись до вже існуючої інфраструктури телекомунікацій з широкими варіаціями затримок відгуку. Прийнятна швидкість передачі для відеоінформації становить 1 Мбіт/с, а затримка – менше 50 мс.

Доступ до інтернету надається за протоколом HTTP. Протокол передачі гіпертексту HTTP є протоколом прикладного рівня для розподілених мультимедійних інформаційних систем. Це об’єктно-орієнтований протокол, придатний для вирішення багатьох задач, таких як створення серверів імен, розподілених об’єктно-орієнтованих керуючих систем і др. Структура HTTP дозволяє створювати системи, що не залежать від переданої інформації. Протокол HTTP був використаний при побудові глобальної інформаційної системи World Wide Web (починаючи з 1990 року). Базова швидкість передачі для інтернет-послуг становить 128-512 Кбіт/с.

Внутрішні WEB-сервіси надаються, також, за допомогою HTTP. Вони розташовуються на внутрішньому WEB-сервері мережі, доступ до якого мають тільки користувачі, які знаходяться на території стадіону. Одним із таких сервісів є визначення місця того чи іншого закладу на території стадіону згідно вказаного місця користувача.

  1.  Прогноз трафіку мережі

Для розрахунку трафіка мережі визначимося з кількістю вузлів і абонентів, що зможе обслуговувати кожен з них.

Статистично відомо, що на стадіонах з Wi-Fi доступом кожен третій користується телекомунікаційними сервісами. Ємність одного вузла встановлює 100 абонентів (з розрахунку ємності однієї точки доступу, як вузла мережі). Тому кількість вузлів буде становити також 100 (виходячи з кількості місць на стадіоні). Вузли мережі будуть розташовані таким чином, що кожен з них буде обслуговувати приблизно однакову кількість абонентів, тому доцільно розрахувати трафік тільки для одного вузла.

Базові характеристики інтерактивних служб, такі як максимальна швидкість передачі служби, пачковість, середня тривалість сеансу зв’язку, частота викликів служби та середнє навантаження  зведені у таблицю 1.2.

Таблиця 1.2 – Параметри трафіка інтерактивних служб

Служба

Максимальна швидкість, Вmax

Пачечність, P

Тривалість сеансу зв’язку

Тср, с

Частота викликів служби ГНН, fвик викл/год

Y, Ерл

IP-телефонія

64 Кбіт/с

1

100..300

15

0,1..0,4

Відео потоки і телетрансляція

1 Мбіт/с

2

100..3000

1

0,02

Внутрішні WEB-сервіси

512 Кбіт/с

10

900

10

0,5

Інтернет

512 Кбіт/с

10

300

10

0,5

Математичне очікування числа пакетів визначаємо за методикою Назарова як:

                                    ,                                            (1.1)

                                                 ,                                                            (1.2)

де:

                                                  ;                                                         (1.3)  

                                                

– типова швидкість;

– пачечність;

– число абонентів -ї служби на i-му об’єкті;

– число заявок, що надходять від абонента -ї служби в одиницю часу;

– середня тривалість сеансу зв’язку абонента -ї служби в одиницю часу;

– середня швидкість, необхідна для -ї послуги;

– частота виклику -ї послуги у розрахунку на одну секунду.

Математичне очікування числа пакетів, що генеруються абонентами -гo вузла зв’язку (об’єкту):

      ,                                                            (1.4)

де - кількість служб.

Використовуючи формули (1.1) – (1.4) обчислимо загальний вихідний трафік вузла мережі.

;

;

;

.

Сумарний трафік вузла дорівнює:

.

В свою чергу, загальна кількість пакетів , що генеруються абонентами -гo вузла (об’єкту) за одиницю часу, має бути розділеною на три складові частини:

- потік пакетів, що замикається на даному вузлі зв’язку ;

- потік пакетів, що генерується -м вузлом до інших вузлів цифрової мережі;

- потік пакетів, що генерується -м вузлом до інших мереж (мереж загального користування).

Слід зазначити, що , де  – частка навантаження -гo вузла, що замикається на вузлі;  – частка навантаження -гo вузла, що генерується до інших об’єктів мережі;  – частка навантаження -гo вузла, що генерується до інших мереж. Коефіцієнти  прийнято називати коефіцієнтами замикання навантаження.

В даному випадку розподіл коефіцієнтів замикання навантаження на першому вузлі такий: =0,5; =0,3; =0,2. Тому, розрахований трафік першого вузла мережі складає:

;

;

.

Отже, виходячи з розрахунків та проведеного аналізу трафіку можна зробити висновок, що пропускна здатність одного вузла має бути не нижче 107,8  Мбіт/с, що відносно нижче стандартної швидкості 802.11n, тобто 300 Мбіт/с, але і вище швидкості 802.11g.

  1.  Висновки

В цьому розділі дипломного проекту був зроблений опис об’єкту, для якого проектується мультисервісна мережа стадіону, складена схема інформаційних потоків та розраховані потреби абонентів щодо пропускної здатності каналів.

Згідно розрахунків потік пакетів, що замикається на вузлі зв’язку, складає 53,9 Мбіт/с, потік пакетів, що генерується вузлом до інших вузлів мережі,  – 32,4 Мбіт/с, а потік пакетів, що генерується вузлом в інші мережі, – 21,5 Мбіт/с. Таким чином канали зв’язку та мережне устаткування повинне забезпечити мінімальну пропускну здатність 107,8 Мбіт/с для одного вузла.

При побудові структурної схеми мережі, виборі топології мережі та її апаратного забезпечення треба врахувати всі вище перераховані показники.

  1.  
     вибір концепції побудови системи та АНАЛІтичний огляд існуючих рішень

  1.  Топологія та ліній зв’язку мережі

Топологія мережі визначає не лише фізичне розташування устаткування, але, що набагато важливіше, характер зв’язків між ними, особливості поширення сигналів по мережі. Саме характер зв’язків визначає міру відмовостійкості мережі, необхідну складність мережного обладнення, найбільш відповідний метод управління обміном сигналів, можливих типів середовищ передачі (каналів зв’язку), допустимий розмір мережі (довжина ліній зв’язку і кількість абонентів), необхідність електричного узгодження і багато іншого.

Мережа, що проектується, належить до мереж з ієрархічною структурою. Вона включає: мережу доступу, що містить сукупність абонентських пристроїв, транспортну мережу з магістральними каналами зв’язку і мережу ядра, що включає сервери з головним комутаційним елементом (Рис. 2.1).

Рисунок 2.1 – Ієрархія мережі

Для мережі доступу характерна топологія зірка, а точніше  ії конфігурація загальна шина. В якості центрального елементу тут виступає точка доступу, до якої підключається кілька пристроїв користувачів. Роль загальної шини тут грає загальне радіосередовище. Однією з переваг такої топологіі є мобільність для користувачів, які мають можливість використовувати додатки, що потребують постійного доступу в мережу незважаючи на місцезнаходження користувача на тереторії мережі. Але недоліком загальної шини є її невисока продуктивність, тому що при такому способі підключення в кожен момент часу тільки один пристрій може передавати дані по мережі, тому пропускна здатність каналу зв’язку завжди поділяється тут між усіма користувачами вузла мережі.

Топологія транспортної мережі також буде зірка, бо це найбільш надійна топологія з точки зору ушкодження каналів – ушкодження одного каналу не впливає на інші. Але ушкодження контролера точок доступу, що знаходиться в центрі зірки транспортної мережі, виведе з ладу частину мережі, яка до нього підключена. Також ця топологія дозволяє швидкісну взаємодію між точками доступу, що підключені до одного контролера.

Ядро мережі об’єднує магістральні канали транспортної мережі. Ядро відповідає за швидку пересилку великих об’ємів даних. Обладнання на цьому рівні займається швидкою комутацією трафіка.

Для передачі сигналів у транспортній мережі використовуються провідніві лінії зв’язку – UTP-кабель і волоконно-оптичні лінії. UTP-кабель використовується для з’єднання точок доступу з контролером, а також для з’єднання Gatekeeper`а. Волоконно-оптичні лінії використовуються для з’єднання контролерів з ядром мержі.

Отже, в мережі буде використовуватися змішана топологія. Група абонентів та точка доступу з’єднуються топологією «загальна шина» в один вузол. Всі вузли об’єднаються у транспортній мережі топологією «зірка», яка з’єднується з ядром мережі.

  1.  Технологія Wi-Fi стандарта 802.11g

Проект стандарту IEEE 802.11g був затверджений в жовтні 2002 р. Цей стандарт передбачає використання діапазону частот 2,4 ГГц, забезпечуючи швидкість передачі 54 Мбіт/с і перевершуючи, таким чином, стандарт IEEE 802.11b. Крім того, він гарантує зворотну сумісність із стандартом 802.11b. Зворотна сумісність стандарту IEEE 802.11g може бути реалізована в режимі модуляції DSSS, і тоді швидкість передачі буде обмежена 11 Мбіт/с або в режимі модуляції OFDM, при якому швидкість складає 54 Мбіт/с.

Стандарт IEEE 802.11g по суті є перенесенням схеми модуляції OFDM, що прекрасно зарекомендувала себе в 802.11а, з діапазону 5 ГГц в область 2,4 ГГц при збереженні функціональності пристроїв стандарту 802.11b. Це можливо, оскільки в стандартах 802.11 смуга одного каналу в діапазонах 2,4 і 5 ГГц схожа – 22 Мгц.

Розробники 802.11g передбачили ССК-модуляцію для швидкостей до 11 Мбіт/с і OFDM для більших швидкостей. Але мережі стандарту 802.11 при роботі використовують принцип CSMA/CA множинний доступ до каналу зв’язку з контролем несної і запобіганням колізіям. Жоден пристрій 802.11 не повинен починати передачу, поки не переконається, що ефір в його діапазоні вільний від інших пристроїв. Якщо в зоні чутності виявляться пристрої 802.11b і 802.11g, причому обмін відбуватиметься між пристроями 802.11g за допомогою OFDM, то устаткування 802.11b просто не зрозуміє, що інші пристрої мережі ведуть передачу, і спробує почати трансляцію.

Щоб не допустити подібної ситуації, передбачена можливість роботи в змішаному режимі CCK-OFDM. Інформація в мережах 802.11 передається кадрами. Кожен інформаційний кадр включає два основні поля: преамбулу із заголовком і інформаційне поле.

В результаті пристрої стандарту 802.11g сумісні зі всіма модифікаціями устаткування 802.11b і не створють взаємних перешкод. Діапазон підтримуваних ним швидкостей наданий в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1  Можливі швидкості і тип модуляції в специфікації IEEE 802.11g

Швидкість, Мбіт/с

Тип модуляції

Обов’язково

Допустимо

1

Послідовність Баркера

2

Послідовність Баркера

5,5

CCK

РВСС

6

OFDM

OFDM

9

OFDM, CCK-OFDM

11

CCK

РВСС

12

OFDM

CCK-OFDM

18

OFDM, CCK-OFDM

22

РВСС

24

OFDM

CCK-OFDM

33

РВСС

36

OFDM, CCK-OFDM

48

OFDM, CCK-OFDM

54

OFDM, CCK-OFDM

  1.  Технологія Wi-Fi стандарта 802.11n

802.11n – стандарт безпровідних мереж наступного покоління, що відрізняється максимальною пропускною здатністю і великою дальністю, які перевершують всі раніше існуючі технології безпровідного зв’язку 802.11. Також він володіє зворотною сумісністю з мережами стандартів 802.11b і 802.11g.

Фактично продукти, що базуються на 802.11n, можуть працювати в смузі або 2,4 або 5 ГГц. Це робить їх сумісними з традиційними технологіями Wi-Fi. При використанні смуги 2,4 ГГц, каналу 20 Мгц і методу модуляції CCK пристрої 802.11n сумісні з 802.11b, а при методі модуляції OFDM – і з 802.11g. У смузі ж 5 ГГц і в каналах шириною 20 або 40 ГГц вони сумісні з 802.11a.

Для збільшення швидкості передачі даних стандарт 802.11n вводить ефективнішу схему модуляції OFDM. Вона використовує 52 несні замість 48, вживаних в раніших версіях Wi-Fi. В результаті це дає пропускну здатність 65 Мбіт/с на одному просторовому потоці, тоді як у версіях 802.11a/g вказане значення складає 54 Мбіт/с. Іншою опцією в стандарті є скорочення захисного інтервалу з 800 до 400 нс, що додатково збільшує швидкість передачі символів OFDM.

Попередні версії стандартів сімейства 802.11х визначали лише одну смугу частот, одну ширину каналу, один просторовий потік прийому або передачі і одну максимальну швидкість передачі даних. Окремо від поліпшень, вносимих OFDM,  специфікація 802.11n подвоює ширину смуги і вводить угрупування фреймів, блокове квитування і просторове мультиплексування.

Просторове мультиплексування може приймати одну з декількох можливих конфігурацій MIMO: одинарну або подвійну ширину каналу 20 або 40 Мгц або обидві, від одного до чотирьох просторових потоків в будь-якому з двох напрямів. Внаслідок цього швидкість передачі даних в мережах 802.11n доволі змінна і визначається в основному схемою модуляції, шириною каналу і кількістю просторових потоків.

Залежно від конструкції і при використанні модуляції OFDM, двох передавальних і двох приймаючих каналів (конфігурація, відома як 2х2), ширина каналу 20 Мгц, яка сумісна з 802.11n пристріями, в типовому випадку максимально може забезпечувати пропускну спроможність 144 Мбіт/с, а теоретично в разі вживання модуляції OFDM, конфігурації 4х4 і ширина каналу 40 Мгц – 600 Мбіт/с. Більшість продуктів 802.11n, що є на ринку сьогодні, можна віднести до «золотої середини»: вони надають швидкість передачі 300 Мбіт/с при схемі модуляції OFDM, конфігурації 2х2 і ширині каналу 40 Мгц.

Як завжди, радіус покриття також залежить від декількох параметрів. Але в 802.11n все ще більше ускладнюється завдяки таким установкам, як потужність випромінювання, кількість приймальних антен, схеми модуляції і корекції помилок.

Альянс Wi-fi (WFA) має намір провести сертифікацію продуктів в два етапи. На першому для програми 802.11n Draft 2.0 WFA визначила набір особливостей, які близькі до обов’язкових при реалізації. Програма також передбачає тестування ряду опціональних особливостей, якщо вони реалізовані в пристрої. На другому етапі, наміченому на літо 2009 р., програма передбачає тестування деяких опциональних параметрів, даних IEEE на предмет включення до специфікації. IEEE ще не вирішив, як маркірувати ці специфікації. 

Однією з можливостей є використання концепції профілів, або набору особливостей, які відповідають вимогам для класів пристроїв, наприклад, один набір для ПК і продуктів, орієнтованих на дані, другий – для терміналів, підтримуючих потокові аудіо і відео, третій – для мобільних з голосовими послугами, VoIP і телефонними функціями.

Сам стандарт остаточно не прийнятий, і в точній назві продуктів фігурує слово «Draft» («чернетка», на цей раз вже версії 2.0). Проте, більшість виробників мережевих пристроїв вже випустили продукти з підтримкою даної технології. Багато хто з них обіцяє, що програмно допрацюють вже продані пристрої до офіційного стандарту, після його остаточного прийняття.

  1.  Порівняння використання технологій 802.11g і 802.11n

Введення 802.11n для користувача означає дві істотні відмінності від попереднього лідера 802.11g – збільшення швидкості і розширення зони покриття. Заявлені цифри вражають – швидкість в п’ять разів більше, а покриття – більше у двічі. Що стосується швидкості, то (як було і з 54 Мбіт/с) формальні 300 Мбіт/с нового стандарту в реальності будуть істотно менше, проте навіть двократне збільшення реальної продуктивності з характерних 20 Мбіт/с дозволить використовувати Wi-Fi для трансляції відео високої чіткості, що є одним з найчастіше згадуваних сьогодні застосувань технології, але для мережі на стадіоні це не є потрібним, бо планується транслювати відео, яке стискається за допомогою кодека H.323 і потребує значно меншої пропускної здатності. Збільшення швидкості позитивно вплине також і на інші додатки, такі як онлайнові ігри, ip-телефонію, резервне копіювання і багато інших додатків. Розширення зони покриття дозволяє отримати стійкіший (і швидший) безпровідний зв’язок на більшому просторі. Це особливо поважно в міських умовах, коли для проходження сигналу є багато перепон і завад. Для реалізаціі цього в новому стандарті використовується MIMO – одночасне використання декількох окремих приймачів і передавачів на пристрої і зменшення накладних витрат на передачу великих пакетів даних.

Максимальну продуктивнісь мережі можна досягти, лише в разі використання тільки «n-прістроїв». Але на даний момент розповсюдженість «g-прістроїв»  набагато більша і тому доцільно розраховувати на те, що в мережі будуть працювати пристрої різних стандартів. Проте формально і «g»-клієнт може отримати деякі переваги в разі роботи з точкою доступу «n». Варто врахувати і те, що наявність в мережі «старого» клієнта може понизити швидкість роботи нових. Тому в такій гібридній мережі доступу точки доступу скоріш за все будуть працювати на реальній швидкості не більше 130 – 150 Мбіт/с з підтримуваних 300 Мбіт/с.

Рекомендована максимальна кількість абонентів для точок доступу нового стандарту теж змінилася в порівнянні з 802.11g. Якщо раніше це була цифра в 15 – 20 користувачів, то для 802.11n рекомендується 90 – 100 користувачів при тих самих навантаженнях, бо користувачі поділяють між собою пропускну здатність точки.

Порівняння основних параметрів технологій наведемо в таблиці 2.2

Таблиця 2.2 Порівняння використання технологій 802.11g і 802.11n.

Технологія

802.11g

802.11n

Максимальна швидкість

54 Мбіт

300+ Мбіт

Реальна швидкість

20 – 25 Мбіт

130 – 150 Мбіт

Діапазон частот

2,4 Ггц

2,4 Ггц

Радіус дії

100 м

100+ м

Кількість абонентів одніє точки доступу

20

100

Безпека мережі

WEP,WPA,WPA2

WEP,WPA,WPA2

В даний час безпровідні мережі стандарта 802.11g забезпечують достатній рівень продуктивності для існуючих мережних застосувань, і можливості безпровідних мереж відповідають надіям користувачів. Але з появою нового покоління безпровідних мережних застосувань буде потрібно значне збільшення пропускної здатності безпровідних мереж.

Для того, щоб забезпечити на стадіоні ці потреби, стандарт 802.11n підходить, що не можна сказати про 802.11g, пропускна здатність якого не в змозі задовольнити потреби додатків, що будуть використовуватись.

  1.  Синтез структурної схеми мережі

Будування мережі рівня доступу має проводитись в залежності від кількості абонентів та їх розміщення відносно одного вузла. Але топологія кожного вузла буде залишатися типовою, а точніше – загальна шина. Точка доступу, що є центральним елементом вузла, на своєму рівні регулює його безпеку, а також параметри взаємодії абонентських пристроїв в мережі.

Гігабітні WLAN контролери є «кореневими» пристроями, що дозволяють управляти безпекою на своєму рівні, смугою пропускання і підтримувати функціонування всієї безпровідної мережі. Окрім цього, виконуючи моніторинг користувачів і управляючи їх аутентифікацією під час роумінгу, контролери можуть задавати і управляти всіма параметрами безпровідних точок доступу, включаючи радіочастотні канали, управління живленням, сегментацією безпровідного трафіку, роумінгом, балансуванням навантаження, виявленням несанкціонованих точок доступу і параметрами безпеки.

Через платформу централізованого управління процес обслуговування і налаштування мережі стає ефективнішим. В разі відмови будь-якої точки доступу, адміністратор може миттєво визначити її місцезнаходження і замінити на іншу. Контролери дозволяють автоматично додавати нову точку доступу з тими ж параметрами, як в попередніх точках доступу.

Маршрутизатор є пограничними мережним пристроєм, тобто встановлен на кордоні між інтернетом, транспортної і локально обчислювальної мережами. Маршрутизатор допомагає зменшити навантаження мережі, завдяки її розділенню на домени колізій і широкомовні домени, а також завдяки фільтрації пакетів.

Мережний комутатор призначен для з’єднання серверів локальної обчислювальної мережі. На відміну від концентратора, який поширює трафік від одного підключеного пристрою до всіх інших, комутатор передає дані лише безпосередньо одержувачу. Це підвищує продуктивність і безпеку мережі, позбавляючи останні сегменти мережі від необхідності (і можливості) обробляти дані, які їм не призначалися. Також на комутатор покладена функція виявлення помилок в пакетах, але це допускає затримку пакетів в ньому, що залежить від встановленого методу комутації. Швидші методи комутації не використовують перевірку помилок з метою зменшення часу затримки. Пропускна спроможність комутатора не залежить від вибору методу комутації, оскільки вона визначається, як правило, швидкістю середовища передачі.

Ядро мережі відповідає за надання тих чи інших сервісів в мережі. Наприклад, виходячи з обсягів відео інформації, що буде транслюватися в мережу, доцільно виділити файл сервер, який буде зберігати файли, а також надання внутрішних web-сервісів, за які відповідає внутрішний web-сервер. А конвертація телефонних номерів в IP-адреси для IP-телефонії буде виконуватися на Gatekeeper-сервері.

Спираючись на проаналізоване архітектурно-топологічне рішення обраних технологій  схема проектування мережі буде мати наступний вигляд (рис. 2.1):

Рисунок 2.2 – Структурна схема мережі

  1.  Синтез функціональної схеми мережі

Система має виконувати функції передачі та збереженню даних. Перерахуємо  функції передачі даних.

Передача даних базується на мережному обладнанні та серверах, що надають послуги. Системні сервери мають виконувати такі функції:

  •  зберігання та передача файлів (FTP);
  •  кешування даних та роздача інтернет-трафіку (Proxy);
  •  конвертація доменних імен в IP-адреси (DNS);
  •  конвертація телефонних номерів в IP-адреси для IP-телефонії (Gatekeeper);
  •  внутрішні послуги WEB-сервісів (HTTP);
  •  аудіо і відео дані (H.323).

Побудуємо функціональну схему мережі за цими вимогами.

Для виконання вище перерахованих функцій потрібні сервери. Складемо таблицю серверів з їх функціями та програмним забезпеченням, що виконує ці функції.

Таблиця 2.2 – Функції серверів  

Сервер

Функції

Реалізація

ОС:

Внутрішній Web сервер, DNS

Внутрішний Web сервер

Програмна  –  apache

Linux

DNS сервер

Програмна  –  bind

Боротьба зі спамом, вірусами

Програмна – spamassasin, clamav

Proxy сервер

Проксі-сервер, кешування сторінок

Програмна – sqiud

Linux

Забезпечення безпеки мережі, перетворення адрес

Програмна –  ipfw

FTP сервер

Місце для передачі файлів абонентам мережі

Програмна – proftpd + MySQL

Linux

Gatekeeper

Конвертація телефонних номерів в IP-адреси для IP-телефонії

Апаратна – Gatekeeper

IPTV сервер

Сервер трансляції аудіо і відео потоків

Програмна – VideoLAN

Linux

  1.  Висновки

Була визначена структура мережі, обрані технології ліній зв’язку. Топологія рівня доступу – загальна шина, транспортної мережі – зірка. Також була визначена структурна та функціональна схема мережі. Обрані технології, що будуть використовуватися для передачі даних. Розраховані потоки даних, які мають надходити до вузлів. Побудована концепція програмного забезпечення, що встановлюється на серверах, виходячи з функцій, що від них вимагаються.

  1.  
    Апаратний синтез системи

Згідно з функціональною схемою мультисервісної мережі стадіону й відповідно до вимог технічного завдання необхідно обрати таке обладнання: точки доступу, WLAN-контролери, комутатор, міжмережний єкран (Firewall) і лінії зв’язку.

Все обладнання обираємо компанії D-Link, бо вона є однім із лідерів в галузі телекомунікаційного обладнання. Також це дає певні гарантії щодо сумісності обладнання від одного виробника. Не останню роль у виборі виробника відіграла гарна документованність по кожному типу устаткування. D-link пропонує закінчені мережні і комунікаційні рішення для побудови мереж підприємств малого і середнього бізнесу, мереж масштабу робочих груп і провайдерів послуг інтернет. Окрім цього, компанія виробляє повний спектр устаткування для створення дротяних і безпровідних мереж, широкосмугового доступу, ip-телефонії і мультимедіа-пристроїв. Також не останнім показником э гарна якість та відносно низька ціна.

  1.  Вибір елементної бази

Обладнанням мережі доступу будуть точки доступу DAP-2590. Вони призначені для організації локальної мережі (LAN) відповідно до стандартів як 802.11g так і 802.11n Draft 2. Dap-2590 забезпечує безпровідне з’єднання на швидкості до 300Мбіт/с в обох діапазонах 2,4ГГц і 5ГГц. Підтримка функції Wi-Fi Multimedia (WMM) Quality of Service робить точку доступу ідеальною для передачі аудіо, відео і голосу. Три змінні дводіапазонні антени забезпечують оптимальний радіус дії при роботі в двох частотних діапазонах.

Точка підтримує обидві версії  Personal і Enterprise стандартів безпеки WPA і Wpa2 (802.11i) з сервером RADIUS. Крім того, точка доступу підтримує фільтрацію МАС-адрес, сегментацію безпровідної мережі, функцію заборони широкомовлення SSID, виявлення несанкціонованих підключень і роботу безпровідної мережі в режимі широкого мовлення за розкладом. Також підтримує до 8 VLAN, що дозволяє використовувати декілька SSID, що збільшує сегментацію мережі.

У точці доступу Dap-2590 реалізовані розширені функції, такі як балансування навантаження (для оптимальної передачі трафіку в мережі) і резервування (для безвідмовної роботи безпровідного з’єднання). Підтримка Spanning Tree Protocol сприяє бульш ефективній передачі трафіку і дозволяє уникнути широкомовного шторму при використанні в режимі WDS.

Точка доступу підтримує безліч опцій управління, включаючи Web-ітерфейс (HTTP), Secure Sockets Later (SSL, забезпечує безпечне з’єднання з Інтернет), Secure Shell (SSH, для забезпечення безпечного каналу між комп’ютерами на відстані) і Telnet. Для розширеного мережного управління можна використовувати менеджер точкок доступу D-link (AP Manager II) або модуль Snmpv3 у D-view для налаштування і управління декількома точками доступу з одного комп’ютера. Окрім стандартних опцій управління, AP Manager II і D-view дозволяють мережним адміністраторам здійснювати перевірку устаткування без втрат часу і ресурсів на безпосередній особистий контроль за якими-небудь операціями.

Точка доступу Dap-2590 поміщена в металевий корпус з вентиляцією відповідно до норм пожежної безпеки. Ця високошвидкісна точка підтримує стандарт 802.3af Power over Ethernet (PoE), що дозволяє встановлювати цей пристрій навіть на трибунах стадіона, де розетки живлення не доступні.

WLAN-контролери є «кореневими» пристроями, що дозволяють управляти безпекою, смугою пропускання і підтримувати функціонування всієї безпровідної мережі. Окрім цього, виконуючи моніторинг користувачів, управляючи їх аутентифікацією під час роумінгу, контролери можуть задавати і управляти всіма параметрами безпровідних точок доступу, включаючи радіочастотні канали, управління живленням, сегментацією безпровідного трафіку, роумінгом, балансуванням навантаження, виявленням несанкціонованих точок доступу і параметрами безпеки. Для мережі, що проектуємо, будемо використовувати WLAN-контролери DWS-3026.

Завдяки цим пристроям можна створювати уніфіковані масштабовані, високопродуктивні, безпечні і керовані кабельні/безбезпровідніві комутовані локальні мережі. Маючи в своєму розпорядженні гігабітні порти, слоти для установки додаткових модулів 10GE1, підтримку технології Power over Ethernet і можливість підключення резервних джерел живлення, контролери забезпечують простий перехід до безбезпровіднихвих мереж стандарту 802.11n, швидке підключення безбезпровіднихвих пристроїв, не дивлячись на їх фізичне розташування і централізоване управління політиками безпеки.

Кожен WLAN-контролер DWS-3026 підтримує до 48 точок доступу. Кожен контролер обладнаний 20 портами 10/100/1000base-T і 4 комбо-портамі Sfp/1000base-T. Комбо-порті SFP забезпечують гнучке підключення по оптиці, тоді як додаткові модулі 10 GE1 дозволяють створювати вільні зони від «вузьких місць».

Dws-3026 надають такі сервіси, як членство у віртуальній приватній групі (SSID), шифрування, аутентифікацію, визначення місцезнаходження і видачу статистики про асоційовані мережі. Під час роумінгу користувач зберігає авторизацію, оскільки всі контролери dws-3026 мають загальну базу даних, гарантуючи безпечний доступ до відповідних ресурсів мережі. Завдяки управлінню потужністю і живленням dws-3026 дозволяють адміністраторам набудовувати вихідну потужність передавачів точок доступу відповідно до вимог радіочастотного регулювання на місці використання і виконувати перезавантаження точок доступу з будь-якого віддаленого місця.

Через платформу централізованого управління процес обслуговування і налаштування мережі стає ефективнішим. В разі відмови якоїсь точки доступу, адміністратор може миттєво визначити її місцезнаходження і замінити на іншу. Dws-3026 дозволяють автоматично налаштувати нову точку доступу з тими ж параметрами, як і в попередніх точках.

До кожного контролеру буде підключено по 18 точок доступу за допомогою крученої пари категорії 6 з технологією 1000base-T. Таке підключення зможе витримати навантаження в мережі. Також в кожний контролер буде додано по модулю DEM-410X, що має 1 слот 10GE XFP для трансивера DEM-422XT. Це підключення підтримує 10GBASE-LR для з’єднання з комутатором по оптичному волокну.

Модульний комутатор DES-6500 пропонує безпрецедентний рівень підтримки різних технологій видаленого доступу, включаючи передання голосу і факсів через мережі Tcp/ip. Модульна архітектура комутатора дозволяє швидко підібрати оптимальну конфігурацію пристрою, тому що він підтримує до 8 різних мережевих модулів і голосових інтерфейсних карт.

DES-6500 це 9-ти слотовє шасі, яке пропонує високу щільність портів, підтримку всілякого мережевого середовища передачі з можливістю агрегації каналів, високопродуктивну комутаційну фабрику до 160 Гбіт/с, що підтримує комутацію пакетів 2/3 рівня на швидкості каналу. Комутатор відмовостійкий з можливістю «гарячої заміни» модулів і резервуванням живлення, з підтримкою Quality of Service / class of Service і повної підтримки безпеки доступу користувачів, моніторинга трафіку, а також широкого набору функцій управління мережею. Неблокуюча комутаційна матриця забезпечує фільтрацію/просування пакетів на швидкості каналу. Маршрутизація пакетів, завдяки вбудованим мікросхемам ASIC, здійснюється у багато разів швидше, ніж в звичайних маршрутизаторах.

Комутатор DES-6500 підтримує всілякі функції мережного управління, включаючи: конфігурацію за допомогою інтерфейсу командного рядка CLI і Telnet, управління через web-інтерфейс і SNMP v.1, v.2c, v.3, RMON моніторинг, оновлення ПЗ через TFTP, дзеркальне відображення портів для пошуку порушень, BOOTP і DHCP для призначення IP адрес. DES-6500 також підтримує широкий набір функцій для розширеного управління трафіком, включаючи: 802.1x, управління смугою пропускання, управління мультикастовим трафіком і підтримку IGMP v.1, v.2 snooping.

Маючи 8 слотів розширення і широкий вибір типів портів, DES-6500 дозволяє, в міру зростання мережі, легко додавати модулі для збільшення щільності портів без заміни шасі. Тому добавимо 1 модуль DES-6507 с 10 портами 10/100/1000BASE-T і 2 комбо-портами 1000Base-T/Mini GBIC (SFP). Потім добавимо 5 модулів 10 Gigabit Ethernet DES-6512, а в кожен із 2х слотів модулей добавимо по XFP - трансиверу DEM-422XT, що підтримує 10GBASE-LR, на відстані до 10 км. Для з’єднання чотирьох серверів використовується оптоволокно для з’єднання з транспортною мережою.

Міжмережевий екран DFL-2500 є пограничним мережевим пристроєм, тобто встановлюється на кордоні між мережами: між локальною обчислювальною мережею, транспортною мережею і інтернетом, виконуючи роль мережного екрана.

  1.  Опис схеми зєднаннь мережі

На базі обраного комунікаційного обладнання та відповідних протоколів була розроблена схема зєднань. В додатку В наведена функціональна схема проектуємої мережі. В якості центрального комутатора виступає D-Link DES-6500. Комутатор підключен до глобальної мережі інтернет, до серверів  надання послуг і до мережі доступу, а точніше до WLAN-контролерів DWS-3026. Точки доступу  DAP-2590 підключаються до контролерів  за технологією 1000BASE-T на швидкості Gigabit Ethernet, UTP-кабелем категорії 6. Самі же контролери підключаються до комутатора за допомогою оптоволокна по технологіі 10GBASE-LR на швидкості 10Gigabit Ethernet. Зєднання комутатора і транспортної мережі, а також комутатора і серверів відбуваються по оптоволокну по технологіі 10GBASE-LR на тій же 10Gbit швидкості.

Таким чином, в транспортній мережі забезпечується швидкість, яка спроможна витримати навантаження розрахункової кількості користувачів із мережі доступу з заданими видами послуг.

  1.  Програмне забезпечення

Для підрахунку трафіку абонентів та автоматизації процесу організації сервісів Proxy, WEB, VideoLAN  на серверах буде встановлена операційна система Linux, в якій буде налаштовані загальні мережні служби:

  •  кешуючий DNS сервер Bind;
  •  Web-сервер Apache;
  •  Proxy-сервер SQUID;
  •  трансляція відео і аудіо потоків VideoLAN;
  •  FTP сервер Proftpd + MySQL.

В обраному варіанті організації мережі система працює за таким принципом.

В даному випадку маршрутизацією пакетів займається ядро мережі – модульний комутатор DES-6500. Заголовок пакету, відправленого з адреси внутрішньої мережі з реальними адресами Internet на адресу зовнішнього по відношенню до мережі сервера не змінюється. Він проходить зовнішній інтерфейс сервера Eth0 в такому ж вигляді, в якому був прийнятий на внутрішньому інтерфейсі Eth1 маршрутизатора. Облік потоку IP-пакетів в такому варіанті підключення можна робити на будь-якому з інтерфейсів маршрутизатора, але доцільніше це робити на зовнішньому інтерфейсі Eth0, тому що в цьому випадку реєструються ще й власні пакети серверу. Особливо це актуально, якщо маршрутизатор виконує ще й функції DNS.

Налаштовування системи ip-телефоніі після інсталяції Gatekeeper’а зводиться до корегування його конфігурації за рахунок Web інтерфейсу. При таких налаштуваннях гейткипер проводитиме авторизацію при кожному    дзвінку через сервер RADIUS (порт 1812). Статистика дзвінків    передаватиметься на сервер RADIUS (порт 1813).

  1.  Конфігурація основного обладнання мережі

Спочатку треба встановити ОС та програмне забезпечення на комп’ютери клієнтів та сервери.

Для конфігурування мережного обладнання потрібно спочатку представити топологічну схему комп’ютерної мережі (рис. 3.1). Потім за топологічною схемою визначимо для кожного елемента IP-адресу, а також IP-адреси мереж і їх маски.

 

Рисунок 3.1  Топологічна схема IP-мережі

  1.  Висновки

В даному розділі дипломного проекту було обране обладнання D-Link, необхідне для організації телекомунікаційної мережі:

- точки доступу DAP-2590

- wlan-контролери DWS-3026

- фаєрвол DI-3660

- комутатор DES-6500

- модулі DEM-422XT 

Спираючись на ці дані й дані, отримані в попередніх розділах, була розроблена схема з’єднань для обладнання. Визначено програмне забезпечення, що буде використовуватись на серверах, а також зроблено розподіл адресового простору в мережі.

  1.  
    АНАЛІЗ ЯКІСНИХ ХАРАКТЕРИСТИК СПРОЕКТОВАНОЇ МЕРЕЖІ

Моделювання спроектованої мультисервісної мережі здійснюється у програмному пакеті NetCracker.

Система являє собою сукупність CASE-засобів автоматизованого проектування, моделювання й аналізу комп’ютерних мереж з метою мінімізації витрат на розробку мереж і підготовку проектної документації. Вона дозволяє провести експерименти, результати яких можуть бути використані для обґрунтування вибору типу мережі, середовищ передачі, мережних компонентів устаткування і програмно-математичного забезпечення. Програмні засоби NetCracker дозволяють виконати збір відповідних даних про існуючу мережу без припинення її роботи, створити проект цієї мережі і виконати необхідні експерименти для визначення граничних характеристик, можливості розширення, зміни топології і модифікації мережного устаткування з метою подальшого її вдосконалювання і розвитку.

За допомогою NetCracker можна проектувати комп’ютерні мережі різного масштабу і призначення: від локальних мереж, що нараховують кілька десятків комп’ютерів, до міждержавних глобальних мереж, побудованих з використанням супутникового зв’язку.

У складі програмного забезпечення NetCracker є потужна база даних мережних пристроїв ведучих виробників: робочих станцій, серверів, середовищ передачі, мережних адаптерів, повторювачів, мостів, комутаторів, маршрутизаторів, що використовуються для різних типів мереж і мережних технологій.

У випадку, якщо розробника мережі не задовольняють запропоновані варіанти устаткування, за допомогою NetCracker можна самому створювати нові пристрої на базі аналогів або ж унікальні з абсолютно новими характеристиками.

Для реалізацій функцій імітаційного моделювання  в складі NetCracker передбачені засоби завдання характеристик трафіків різних протоколів; засоби візуального контролю заданих параметрів; засоби обчислення статистичної інформації і формування звітної документації про проведені експерименти.

  1.  Створення і налаштування моделі

В пакеті NetCracker обираємо необхідне обладнання, якщо в програмних засобах цього пакета немає обладнання саме тієї фірми, якої необхідно, але можно поставити обладнанням інших фірм. Це обладнання повинно мати ті ж самі властивості з кількості портів, з пропускної спроможності, з типу з’єднань (табл.4.1).

Таблиця 4.1 – Обладнання, яке було використане при моделюванні

Обладнання

Кількість

Використані порти

Абонентські пристрої

4

Gigabit Ethernet

Точки доступу

2

Gigabit Ethernet

WLAN-контролер

1

10Gigabit Ethernet

Комутатор

1

10Gigabit Ethernet

Сервери

3

10Gigabit Ethernet

Сервери

1

Gigabit Ethernet

Для того, щоб не загромаджувати схему моделювання обираємо кількість абонентських пристроїв і точок доступу в 50 разів менше, а кількість WLAN-контролерів – в 6 разів, ніж в проектованій мережі. Але, відповідно,  в стільки ж разів збільшуємо трафік, щоб отримати необхідні результати.

На рисунку 4.1 зображена схема моделювання спроектованої мережі.

Рисунок 4.1 – Схема моделювання спроектованої мультисервісної мережі.

  1.  Аналіз результатів моделювання

При моделюванні інформаційного трафіка вдалося отримати пропускну здатність близьку до розрахованої. Але в ході моделювання були зафіксовані дані для IP-телефоніі, доступу в інтернет і доступу до внутрішніх Web-сервісів. Послуги трансляції відео потоків через мережу в моделюванні пакету NetCracker не передбачено.

Моделювання трафіку було лише для сигменту мережі, то результати моделювання для всієї мережі будуть в рази більшими, але вони не сильно зміняться від прогнозованих.

Результат моделювання зведемо у таблицю 4.2:

Таблиця 4.2 – Пропускна спроможність інформаційного трафіка

Послуга

Розрахункова пропускна здатність інформаційного трафіка, Мбіт/с

Використання розрахункової пропускної здатності інформаційного трафіка, %

Пропускна здатність інформаційного трафіка, отримана при моделюванні, Мбіт/с

Використання розрахункової пропускної здатності інформаційного трафіка при моделюванні, %

IP-телефонія

7,8

5,2

8,3

5,53

інтернет

12,5

8,3

13,1

8,73

вн. Web-сервіси

4,2

2,8

4,8

3,2

В результаті моделювання для комп’ютерної мережі було визначено, що мережа доступу і транспортна мережа забезпечують задану пропускну здатність, а для загальної  мережі – сеанси звязку між абонентами IP-телефоніі не будуть перервані, а їх затримка дорівнює заданій.

Середня завантаженність для комутатора дорівнює близько 27547 Кбіт/с для 3х послуг.

  1.  Висновки

В цьому розділі дипломного проекту було здійснено моделювання спроектованої мультисервісної мережі стадіону у програмному пакеті NetCracker. Були задані відповідні типи трафіка: голосовий й трафік передачі даних. Трафік трансляціі відео потоків не вдалося змоделювати через відсутність можливостей в програмному пакеті. В результаті моделювання інформаційного трафіка були отримані пропускні спроможності, близькі до розрахованих. Були отримані статистичні дані щодо затримки для передачі IP-телефоніі.

  1.  
    РОБОТА МЕРЕЖІ НА РІВНІ ПРОТОКОЛІВ

  1.  Функціонування DNS

Існує два принципово різні способи ідентифікації хостів: за допомогою імен і за допомогою IP-адрес. Ім’я хоста для людей більш зрозуміле, ніж IP-адреса, що є компактної числовою величиною фіксованого розміру, що простіше обробляеться маршрутизаторами. Для того щоб встановити зв’язок між цими двома ідентифікаторами, використовується система доменних імен DNS. DNS є, з одного боку, базою даних, що розподілена між ієрархічно структурованими елементами мережі, і, з іншого боку, протокол прикладного рівня, що організує взаємодію між хостами й серверами імен для виконання операцій конвертації. В мережі, що проектуєтья сервер імен є Unix-подібним, що використовує програмне забезпечення BIND. Протоколу DNS призначений порт із номером 53, і працює DNS поверх протоколу UDP транспортного рівня.

Звичайно DNS використовується іншими протоколами прикладного рівня: HTTP, SMTP і FTP для одержання IP-адрес замість імен, що вписуються користувачами хостів. Мона розглянути ситуацію, коли користувач вписує в адресному рядку браузера адреса web-сторінки, наприклад,  _www.someschool.edu/index.html. Для того щоб сформувати запит, хост користувача повинен спочатку одержати IP-адресу віддаленого хосту, на якому перебуває ресурс, тобто _www.someschool.edu. При роботі протоколу DNS хост користувача відіграє роль клієнта. Браузер виділяє з URL-адреси сторінки ім’я хоста й передає його клієнтській стороні DNS-додатка, яка формує й відправляє запит DNS-серверу. DNS-сервер обробляє запит і відсилає клієнтові відповідь, що містить IP-адресу хоста. Потім браузер відкриває Tcp-з’єднання з Http-сервером, що виконуються на хості з отриманим IP-адресом. Процес одержання IP-адреси не є миттєвим і вносить додаткову затримку в сумарний час установлення з’єднання з Http-сервером, яка іноді може бути значної.

Крім перетворення імен хостів в IP-адреси, DNS виконує ще кілька важливих функцій, перерахованих нижче.

Підтримка псевдонімів серверів. Хости з довгими іменами можуть мати один або кілька псевдонімів. Наприклад, хосту _relayl.west-coast.enterprise.com можна привласнити два псевдоніми – _enterprise.com і _www.enterprise.com. У цьому випадку можна сказати, що _relayl.west-coast.enterprise.com є канонічним іменем хоста. Одержання канонічного імені хоста по заданому псевдоніму, як і IP-адреси, виконується за допомогою протоколу DNS.

Підтримка псевдонімів поштових серверів, особливо, важлива для адрес електронних поштових скриньок. Наприклад, якщо користувач використовує поштову скриньку компанії Hotmail, те його адреса буде мати вигляд _bob@hotmail.com, що неважко запам’ятати. Насправді _hotmail.com є лише псевдонімом поштового сервера користувача, у той час як канонічнє ім’я має більш складну структуру, наприклад _relayl.west-coast.hotmail.com. Додаток електронної пошти за допомогою протоколу DNS по заданому псевдоніму одержує канонічне ім’я й IP-адреси сервера.

Розподіл навантаження. Останнім часом DNS все більше використовується для розподілу навантаження між дублюючими серверами. Популярні сайти, наприклад cnn.com, найчастіше мають кілька копій (або реплік, або дзеркал), розташованих на різних серверах з різними IP-адресами. Таким чином, у випадку дублюючих серверів з одним ім`ям хоста зв’язується безліч IP-адрес, які зберігаються в базі даних DNS. Коли проводиться DNS-запит для ім`я, якому є трохи IP-адрес, у відповідь включаються всі IP-адреси, однак сервер може змінювати порядок їх перерахування. Оскільки звичайно Http-клієнт спочатку формує запит з використанням IP-адреси, яка була зазначена в списку першою, то це дозволяє розподіляти навантаження між дублюючими серверами.

DNS, подібно протоколам HTTP, FTP є протоколом прикладного рівня. Він виконується на кінечних системах, опираючись на систему клієнт/сервер і служби протоколу транспортного рівня, що передають Dns-повідомлення між кінечными системами. Проте роль DNS у значній мірі відрізняється від ролі web-протоколів, а також протоколів електронної пошти й обміну файлами.

  1.  Функціонування Proxy

Основні функції proxy:

  •  proxy-сервер діє як посередник, допомагаючи користувачам з мережі доступу одержати інформацію з інтернет, коли вона їм необхідна. При цьому він забезпечує захист мережі.
  •  proxy-сервер може зберігати часто запитувану інформацію на локальному диску, швидко доставляючи її користувачам без повторного обігу в інтернет.

Proxy-сервер звичайно є лише одним з компонентів програмного забезпечення, що надає безліч інших сервісів, таких, як послуги шлюзу для підключення користувачів до інтернет або міжмережного екрану, як захисту від проникнення ззовні.

Якщо міжмережний екран з фільтрацією пакетів функціонує на мережному рівні моделі OSI, то proxy-сервери працюють на прикладному рівні. Міжмережні екрани можуть вилучати пакети з трафіку на підставі їх номерів портів TCP і UDP. Як наслідок, деякі певні типи з’єднань (наприклад, HTTP, FTP) можуть бути дозволені не для всіх.

Proxy-сервери розривають пряме з’єднання між клієнтом і сервером при цьому, при цьому всі внутрішні IP-адреси мережі відображаються на один-єдиний «надійний» IP-адрес. Зловмиснику буде відома тільки ця адреса, тому атаки з підміною адрес стають неможливі.

Завдяки функціонуванню на прикладному рівні моделі OSI proxy-сервери можуть робити багато функцій. Proxy-сервер складається з великої кількості специфічних посередників для конкретних додатків: посередника HTTP для сторінок Web, посередника FTP, посередника HTTP для серверів новин, посередника Realaudio/Realvideo і т.д. Кожний з цих посередників пропускає пакети тільки тих служб, для копіювання, передачі й фільтрації, яких він створений.

Proxy-сервери для з’єднань простіше в конфігурації. Вони функціонують як «передатна ланка» між прикладним і транспортним рівнями, контролюючи обмін підтвердженнями TCP між клієнтами, що заслуговують довіри, або серверами, що й не заслуговують довіри хостами. Proxy-сервер як і раніше є посередником між двома сторонами, але тепер він установлює віртуальне з’єднання.

Кэшування тісно пов’язане з proxy-серверами WEB з того моменту, коли вони були вперше описані на Міжнародній конференції по World Wide Web (Женева, квітень 1994 р.).

Як би швидко він не працював, жоден кеш-сервер не в змозі зберегти все. Коли користувач запитує відсутні в кэші дані – вони повільно передаються з інтернет. Однак цю проблему можна розрішити за допомогою організації взаємодії між кількома кеш-серверами так, щоб вони могли одержувати інформацію друг від друга.

В ієрархічній структурі кожний кеш встановлює стосунки з іншим кэшем. Відносини бувають двох типів: підлеглі й рівноправні. При відсутності запитаного об’єкта кеш надсилає запит ICP про наявність необхідного об’єкта в якого-небудь із рівноправних кэшей. У випадку його відсутності й у рівноправних кэшей запит направляється вищому серверу.

Зв’язуючи кеш-сервери між собою, ICP породжує й деякі проблеми. Одна з них полягає в тому, що запити ICP створюють сторонній мережний трафік. Чим більше кеш-серверів у групі, тим більше трафік. Як наслідок, масштабованість такої розв’язки обмежена.

  1.  Функціонування HTTP

Основне завдання HTTP сервера - це очікування запитів від клієнтів і відправлення їм відповідей. Взаємодія з клієнтами відбувається по протоколу HTTP. Клієнт (зазвичай веб-браузер) запитує ресурс (зазвичай HTML файл або графічний файл). Сервер зв’язує запит з файлом або направляє запит програмі, яка генерує необхідні дані. Після цього сервер відсилає відповідь назад клієнтові.

На рисунку 5.1 зображена структура дуже простої системи: користувач взаємодіє з браузером, а браузер відсилає запити HTTP серверу, який, в свою чергу, читає файли зі сховища (сервер має доступ тільки на читання файлів сховища).

Це спрощена структура. Браузер - це програма, запущена на терміналі користувача й з’єднана по мережі з HTTP сервером. На даній схемі зображене тільки одне з’єднання, хоча браузер може з’єднатися з безліччю серверів одночасно.

Рисунок 5.1 – Проста система з’єднання по HTTP

Такоє на рисунку 5.1  зображене те, що відбувається в системі. Спершу користувач вписує URL у браузері, або переходить до гіперпосилання. Потім веб-браузер одержує адресу сервера з URL і встановлює з ним TCP/IP з’єднання. Використовуючи це з’єднання, браузер відсилає GET запити HTTP серверу.

HTTP сервер читає запит і обробляє його (визначає ім’я запитаного файлу). Потім він відсилає запитаний ресурс, використовуючи встановлене з’єднання, і завершує з’єднання.

HTML документ може містити посилання на інші ресурси, необхідні для його повного відображення, наприклад зображення або Java-скріпти. Браузер запитує їх в HTTP сервера так само, як і основний HTML файл. Після одержання всіх ресурсів, необхідних для HTML документа, браузер відображає сторінку й починає чекати подальших дій користувача.

Рисунку 5.1 показує дуже спрощену модель системи. Зрозуміло, що установка й розрив TCP/IP з’єднань для кожного ресурсу є порожньою витратою часу й трафіка. Для запобігання цього HTTP/1.0 пропонує використовувати значення заголовка “Keep-Alive”, а HTTP/1.1 зберігає з’єднання із клієнтом при його бездіяльності певний час ( за замовчуванням 15 секунд).

  1.  Функціонування FTP

На підставі FTP (протоколу передачі файлів) працює служба файлового сервера, заснована винятково на tcp-протоколі керування передачею запросів. FTP використовує два порти, порт «даних» і порт «команд» (також відомий як порт керування). Традиційно це порт 21 для команд і порт 20 для даних. Однак, залежно від режиму, порт даних не завжди буде 20.

В активному режимі FTP клієнт з’єднується з довільного непривілейованого порту (N > 1024) до FTP серверному командному порту 21. Потім, клієнт починає слухати порт N+1 і посилати FTP команду PORT N+1 на FTP сервер. У відповідь, сервер з’єднується із зазначеним портом даних клієнта зі свого локального порту даних 20 (Рисунок 5.2).

Рисунок 5.2 – Активний режим

У пасивному режимі FTP клієнт ініціює обоє з’єднання із сервером, вирішуючи проблему з файрволами, які фільтрують вхідний порт даних клієнта. При відкритті FTP з’єднання, клієнт локально відкриває два непривілейовані порти (N > 1024 і N+1). Перший порт контактує із сервером на порт 21, але замість того, щоб потім видати команду PORT і дозволити серверу у відповідь з’єднатися з його портом даних, клієнт видає команду PASV. У результаті сервер відкриває довільний непривілейований порт (P > 1024) і посилає клієнтові команду PORT P. Потім, для передачі даних, клієнт ініціює з’єднання від порту N+1 до порту P на сервері (Рисунок 5.2).

Рисунок 5.2 – Пасивний режим

  1.  Висновки

Прикладний рівень – це 7-й рівень мережної моделі OSI, що забезпечує взаємодії мережі й користувача. Рівень дозволяє додаткам користувача мати доступ до мережних служб, таких як використання ресурсів інтернет, доступ до файлів, використання голосових і відео даних. Також відповідає за передачу службової інформації, надає додаткам інформацію про помилки й формує запити до рівня представлення мережі, що проектується.


  1.  Охорона праці і техніка безпеки при проектуванні

  1.  Загальні вимоги правил безпеки

Правила безпеки при роботах на кабельних лініях зв’язку поширюються на всіх працівників, які виконують роботи, що стосуються проектування, будівництва, реконструкції, монтажу, настроювання, ремонту, технічного діагностування й експлуатації кабельних ліній зв’язку.

Правила встановлюють єдиний порядок організації робіт з охорони праці при будівництві, монтажі й експлуатації на кабельних лініях зв’язку.

Вимоги правил є обов’язковими для всіх проектних, будівельних, експлуатаційних підприємств, організацій і установ, причетних до проектування, будівництва й експлуатації споруджень електрозв’язку незалежно від їхньої відомчої приналежності або форм власності.

У Правилах є посилання на такі нормативні документи:

- ДНАОП 5.2.30-1.07-96 (НПАОП 64.2-1.07-96) Правила безпеки при роботах на кабельних лініях зв’язку і провідного мовлення;

- Положення про навчання, інструктаж і перевірку знань працівників з питань охорони праці. (Затверджене Держгірпромнагляд 04.04.94 г., наказ Мінзв’язку України від 27.06.94г. №84);

- Типове положення про навчання, інструктаж і перевірку знань працівників з питань охорони праці. (Затверджене наказом Держгірпромнаглядом від 04.04.94 № 30 і зареєстроване в Міністерстві юстицій 12.05.94 за № 95/304);

- Положення про організацію роботи з охорони праці на підприємствах, і в організаціях Мінзв’язку України. (Затверджене наказом Мінзв’язку України від 07.07.95 № 99);

- Держстандарт 464-79 "Заземлення для стаціонарних установок провідного зв’язку, радіорелейних станцій, радіотрансляційних вузлів провідного віщання й антен систем колективного приймання телебачення. Норми опору";

  1.  Установка розподільних шаф

У середині приміщень розподільні шафи повинні встановлюватися й кріпитися до підлоги або стіни по робочих кресленнях таким чином, щоб не перешкоджати руху людей. Двері шафи повинні вільно відкриватися.

Відстань від електроустаткування або газопроводів до розподільної шафи повинне бути не менш 0,5 м. Шафа повинна бути заземлювана.

Перед остаточним закріпленням шафи на фундаменті болтами віна повинна мати надійне тимчасове кріплення підпірками або відтягненнями, що виключають можливість його падіння.

Вставний отвір у шафі повинен бути закритим шафовою дошкою.

Кабельні розподільні шафи повинні бути обладнані природньою вентиляцією, яка передбачена конструкцією шафи.

Двері шаф повинні бути оснащені гаками, які під час роботи в шафі охороняли б від їхнього мимовільного закриття.

  1.  Загальні вимоги прокладки кабелю 

Прокладка кабелю повинна виконуватися по затвердженому проекту, який повинен бути погоджений з відповідними службами підземних комунікацій.

Розбивка траси на місцевості повинна проводитися по робочих кресленнях, виданих проектною організацією при наявності на них підпису "До виробництва". Траса прокладки кабелю може бути змінена тільки у випадку згоди замовника й з дозволу проектної організації. Зміна повинна бути оформлене письмово.

На місцевості за допомогою тимчасових попереджувальних знаків і вішок повинні бути позначені місця перетинання й зближення траси прокладки кабелю з іншими підземними комунікаціями.

Усі роботи із прокладки кабелю поблизу лінійних підземних споруджень повинні виконуватися з дотриманням умов, що забезпечують цілістність споруджень.

  1.  Прокладка кабелю по стінах будівлі

При виконанні робіт із прокладки кабелю по стінах будинку необхідно користуватися справним устаткуванням, що забезпечує безпечні умови проведення робіт (сходами, підмостками і т.д.) і автовишками ( при зовнішніх роботах). Працювати на несправному устаткуванні забороняється.

Нижні кінці приставних сходів повинні мати упори у вигляді: гострих сталевих наконечників, якщо вони встановлюються на ґрунті, або гумових черевиків, якщо вони встановлюються на підлозі, асфальті і т.д.

Загальна довжина (висота) приставних сходів повинна забезпечувати працівникові можливість працювати стоячи на сходинці, що перебуває на відстані не менш 1 м від верхнього кінця сходів. Довжина сходів для роботи в приміщеннях не повинна перевищувати 5 м.

Роботи на висоті більш 2,5 м з електроінструментом, пневматичним інструментом, паяльною лампою й газовим пальником, а також, незалежно від висоти, з монтажним піротехнічним пістолетом дозволяються тільки з підмістків або сходів, що мають огороджені поручнями верхні майданчики.

Розсувні сходи повинні мати замкове обладнання, яке виключало б можливість їх мимовільного розсування під час роботи на сходах.

Якщо роботи на сходах виконуються в місцях із жвавим рухом пішоходів або на висоті близько 4 м, то біля неї повинен перебувати працівник, що спостерігає за місцем виконання робіт, рухом людей і підтримуючий сходи.

Для роботи на маршах сходових майданчиків можуть застосовуватися сходи з однієї вкороченою тятивою або використовуватися спеціальні настили. Забороняється встановлювати сходи без спеціальних пристосувань.

Стояти або проходити під сходами, на яких перебуває працівник, забороняється.

При штробленні й пробиванні отворів у стінах слід користуватися рукавицями й запобіжними окулярами з міцними стеклами.

Якщо пробиваються або свердляться отвори в стінах і перекриттях, а по іншу сторону отвору, що пробивається, можуть перебувати або проходити люди, то спеціально виділений працівник повинен попереджати цих людей про небезпеку.

При штробленні й пробиванні стіни необхідно визначити місце проходження й стежити за тим, щоб не зашкодити інструментом прокладену в стіні проводку.

При прокладці телефонних кабелів по стінах будинку паралельно електричним проводам відстань між ними повинне бути не менше 25 мм. При перетинанні з електричним кабелем телефонний кабель повинен міститися в ізоляційну трубку.

  1.  Висновки

Правила є нормативною основою для посадових осіб підприємств, причетних до будівництва кабельних ліній зв’язку, по організації технологічних процесів, навчанню працівників безпечним методам праці з метою попередження виробничого травматизму й професійних захворювань.

Правила містять вимоги безпеки робіт при будівництві, ремонті й експлуатації лінійно–кабельних споруджень зв’язки й провідного мовлення, яких необхідно обов’язково дотримуватися при виконанні цих робіт.

На підприємстві, крім цих норм, відповідно до умов виробництва, повинні виконуватися також вимоги міжгалузевих Правил, норм, стандартів і інших нормативних актів по охороні праці при проведенні окремих видів робіт.

На підставі даних правил керівники підприємств, причетних до будівництва кабельних ліній зв’язку, зобов’язані розробляти інструкції із правил безпеки на конкретних робочих місцях, положення й інші документи по безпеці праці відповідно до місцевих умов.

  1.  
    Техніко-економічне обґрунтування

Мережа, що проектується буде впроваджена для спортивної споруди – стадіону, який вміщує 30 446 чоловік. По статистичним данним спортивних споруд з вже існуючою інфраструктурою (Infonetics Research) надання інформаційних сервісів за допомогою Wi-Fi – кожен третій чоловік на стадіоні користується цими сервісами.

Планується, що мережа буде використовуватись для надання доступу до Internet, IP-телефонії, внутрішніх WEB-сервісів, а також до телетрансляцій і відео повторів.

При обґрунтуванні економічної ефективності технічних рішень будемо користуватися оцінкою абсолютної економічної ефективності. Цей методичний підхід опирається на співставлення економічних вигод і витрат за конкретним проектом з використанням в якості критеріїв ефективності показників терміну окупності капіталовкладень, чистої приведеної вартості проекту.

  1.  Розрахунок капітальних вкладень

 

Капітальні витрати  (одночасні витрати) це витрати на придбання довгострокових активів, які функціонують протягом тривалого періоду, з поступовою амортизацією ціни. До капітальних витрат звичайно відносять початкову вартість будівель та споруд (або крокові витрати на їх встановлення); вартість нових видів машин та механізмів; придбання обладнання та приладів (крім малокоштовних та швидкозношувальних); вартість придбаних нематеріальних активів (патентів, ліцензій, «ноу-хау» і т. д.), що належать до поступового списання і т. д. Вартість капітальних витрат впровадження мережі визначається на підставі даних про показники вартості обладнання та будівельно-монтажних робіт, наданих замовником проекту.

Підсумкові результати розрахунків приводимо у вигляді кошторису вартості обладнання та монтажних і пусконалагоджувальних робіт.

Визначення капітальних витрат доцільно проводити окремо по устаткуванню, з’єднувальним лінійним та іншому на основі питомих капітальних витрат.

Капітальні витрати складаються з наступних складових:

- вартість устаткування і його монтажу (10% від вартості устаткування);

- транспортні й складські витрати ( 2.5% від вартості устаткування);

- витрати по з’єднувальним лініям з урахуванням прокладки;

- вартість цивільних споруд, обслуговуючих автомобілів, комп’ютерів, та інші не враховані витрати;

Капітальні вкладення – це одноразові вкладення коштів на реалізацію технічного рішення.

Капіталовкладення в проект визначаються як:

Кзаг = Кст + Км + Ктр +Кзл + КНДПКР,     (6.1)

де  КНДПКР – витрати на науково дослідницьку розробку, грн.;

Км – вартість монтажу, грн;

Ктр – транспортні й складські витрати, грн;

Кст – сумарна вартість комплексу технічних засобів (КТЗ), грн;

Кзл – сумарна вартість з’єднувальних ліній.

Склад і первісна вартість виробничих фондів підприємства наведені в таблиці 6.1.

Таблиця 6.1 – Розрахунок сумарної балансової вартості КТЗ

Перелік обладнання,що встановлюється

Кількість одиниць обладнання

Кошторисна вартість, грн

Спо- живання енергії, кВт

за одиницю

загальна

Внутрішній Web сервер, FTP

1

15000

15000

0,35

Proxy сервер, DNS

1

100000

100000

0,35

IPTV сервер

1

15000

15000

0,35

Сервер Gatekeeper DVX-7090/E

1

8355

8355

0,27

Точка доступу D-Link DAP-2590

108

2433

262764

0

WLAN-контролер DWS-3026

6

39321

235926

2,76

Модуль DEM-410X

6

5530

33180

0

Модуль DEM-422XT

6

8232

49392

0

Комутатор DES-6500

1

16220

16220

0,3

Продовження таблиці 6.1

Модуль живлення DES-6511

1

3809

3809

0

Модуль DES-6512

5

39321

196605

0

Модуль DES-6507

1

11427

11427

0

Фаєрвол DFL-2500

1

41780

41780

0,3

Адаптер 10 GbE PCIE SFP

5

8160

40800

0

Всього

144

314588

1030258

4,68

Витрати на розробку системи, включаючи й програмні засоби, визначаються за формулою (6.2):

КНДПКР = Зз  + Звсз + Зеом + Зінш + Знак,                     (6.2)

де   Зз – витрати на оплату праці персоналу, що бере участь у розробці мережі, грн.;

Звсз– відрахування на соціальні заходи, грн.;

Зеом – витрати на використання ЕОМ (вартість машинного часу), грн.;

Знак – накладні витрати, Знак = 100÷300%×Зз.

Витрати на оплату праці визначаються, виходячи із чисельності фахівців, які беруть участь у розробці проекту, числа витрачених днів (годин) і денного (погодинного) заробітку персоналу.

У розробці проекту бере участь один фахівець. Витрати на оплату праці визначаються як витрати на оплату роботи фахівця:

- зарплата 2000 грн./міс;

- зарплата за 1 годину 2000:20:8=12 грн./г.;

- норма витрат часу на проект 336 годин;

- загальні витрати фахівця 336×12=4032 грн.

Загальні витрати по зарплаті спеціаліста-розробника - Зз=4032 грн.

Зз = оклад + інші виплати.

Оклад - 4032 грн.

Інші виплати - 20 % від окладу = 806 грн.

Зз=4838 грн.

Відрахування на соціальні заходи визначаються по формулі:

Звсз = Зз × Нсз / 100,                                                              (6.3)

де Нсз (37.5 %) – норма відрахування на соціальні заходи, грн.;

Звсз = 4838×0,375=1814 грн.

Витрати на використання ЕОМ:

Зеом = Зеінтернет ,                 (6.4)

де   Зе – витрати на електроенергію, враховуючи, що одноставочний тариф за 1 кВт/ год. використаної енергії становить 36 коп.;

Зінтернет - витрати на інтернет на годину (0.5 грн. /год.).

     

З огляду на те, що одноставочний тариф за 1 кВт/ г. енергії становить 36 коп./кВт/г., а витрати на інтернет – 0.5 грн./ г., одержимо:

Зе = 20×8 г. ×0,36 грн./кВт г. ×4,68 кВт/ г. = 269,6 грн.;

Зінтернет = 20×5 г×0.5 грн. /г=50 грн.;

Зеом  = 269,6+50=319,6 грн.

У такий спосіб з формули (6.2) витрати на розробку системи дорівняють:

КНДПКР = 4838+1814+319.6+9676=16647,6 грн.

Вартість монтажу становить 10% від вартості устаткування.

Км = К ст × 0.1                (6.5)

Км = 1030258×0.1 = 103025,8 грн.

Транспортні й складські витрати становлять 2.5% від вартості устаткування.

Ктр = К ст 0.025                 (6.6)

Ктр = 1030258×0.025 = 25756,5 грн.

Питомі капітальні витрати по абонентським лініям проводяться з розрахунком середній довжини. Згідно з цінами, встановленими Донецькою Дирекцією Укртелекому вартість 1 км кабелю FTP cat.5e, з урахуванням прокладки становить 2750 грн. Таким чином, затрати на абонентські лінії становлять:

Кал=(2000×6/1000)×2750=33000  грн.

Згідно з відпускними цінами на магістральний оптично-волоконний кабель, вартість 1 км, з урахуванням його прокладки, та обладнання, становить 14000 грн. Таким чином затрати на магістральні лінії становлять:

Кмаг=1,8×14000=25200  грн.

Разом усі затрати на лінійні споруди становлять:

Клс = Кал + Кмаг=33000 + 25200 = 58200 грн.                 (6.7)

Визначимо капітальні витрати по цивільним спорудам, обслуговуючим автомобілям, комп’ютерам та інші невраховані витрати.

Кгр = Куд гр × N,  (6.8)

де    Куд гр - питомі капітальні витрати по цивільним спорудженням (технічна будівля сервісного центру),та інші витрати, які дорівнюють 10 грн. на одного абонента;

N - задана місткість мережі (N=10000).

Кгр = 10×10000=100000 грн.

Загальні капіталовкладення в проект (6.1):

Кобщ=1030258+16647,6+1030258+25756,5+58200+10000=2171120,1 грн.

  1.  Розрахунок експлуатаційних витрат

Річна сума експлуатаційних видатків визначається за формулою:

ЕВ = ЗП+В+А+Е+Ін,            (6.9)

де      ЗП - заробітна плата експлуатаційного персоналу, грн./рік;

В – відрахування па пенсійне, соціальне страхування, в фонд зайнятості, грн./рік;

А – амортизаційнівідрахування,грн./рік;

Е – видатки на електроенергію, грн./рік.

Розрахунок заробітної плати.

Оптимальна організація труда, його продуктивність забезпечуються раціональним плануванням чисельності працівників зв’язку, здійснюється на основі укрупнених нормативів чисельності.

Для розрахунку річного фонду оплати труда необхідно визначити чисельність обслуговуючого персоналу засобів зв’язку, їх кваліфікацію і часові тарифні ставки, місячні посадові оклади. Чисельність працівників визначається з урахуванням типових штатів і встановлених норм обслуговування, згідно з наказами Міністерства зв’язку України.

Розрахуємо середньомісячну заробітну плату до обслуговування мережі.

Заробітна плата - це заробіток розрахований, як правило, в грошовому вираженні, який за трудовими договорами власник або уповноважений ним орган виплачує за виконану роботу або надані послуги.

Заробітна плата визначається по формулі :

 

Зп = оклад + інші виплати.       (6.10)

Інші виплати включають в себе премію, оплату понадпланової праці та інше. Інші виплати - 20 % від окладу.

У такому випадку, заробітна плата начальника вузла:

Оклад - 2500 грн.

Інші виплати - 20 % від окладу = 500 грн.

Зп = 2500 + 500 = 3000 грн.

Заробітна плата інженера-оператора:

Оклад - 2000 грн.

Інші виплати - 20 % від окладу = 400 грн.

Зп = 2000 + 400 = 2400 грн.

Заробітна плата електромеханіка споруд зв’язку:

Оклад - 1800 грн.

Інші виплати - 20 % від окладу = 360 грн.

Зп = 1800 + 360 = 2160 грн.

Заробітна плата бухгалтера:

Оклад - 1800 грн.

Інші виплати - 20 % від окладу = 360 грн.

Разом, Зп = 1800 + 360 = 2160 грн.

Заробітна плата менеджера мережі загального значення:

Оклад - 1500 грн.

Інші виплати - 20 % від окладу = 300 грн.

Разом, Зп = 1500 + 300 = 1800 грн.

Розрахуємо заробітну плату за рік, дані зведемо у таблицю 6.2.

Таблиця 6.2 – Фонд заробітної плати за рік

Посади

Кількість працівників, чоловік

Місячна оплата труда, грн.

Усього за рік, грн.

Оклад

З урахуванням премій 20,00%

Начальник

1

2500

3000

36000

Інженер-оператор

6

2000

2400

172800

Електромеханік споруд зв’язку

4

1800

2160

103680

Менеджер мережі загального значення

3

1500

1800

64800

Бухгалтер

2

1800

2160

51840

Взагалі по підприємству

16

429120

Отже фонд оплати труда становить 429120 гривень на рік.

Відрахування на соціальні потреби являють собою форму перерозподілу національного фонду на фінансування суспільних споживачів.

У витратах на соціальні потреби відбиваються обов’язкові відрахування по встановленим законодавством нормам в органах державного страхування, що включають:

Витрати на соціальне страхування встановлюються в розмірі 37.5 % від фонду оплати труда, які становлять  160920 грн. на рік.

  1.  Розрахунок амортизаційних відрахувань.

У загальному вигляді, розрахунок амортизаційних відрахувань здійснюється за формулою (6.11):

,                                                         (6.11)

де   – балансова вартість основних фондів по кожній групі на початок періоду, що розглядається, грн.;

На - норма амортизації, % / період.

Норма амортизаційних відрахувань для апаратури  становить 15% в квартал.

Лінійні і громадські споруди відносяться до 1ой категорії і норма амортизації для них складає 2% в квартал.

Розрахуємо амортизаційні відрахування за кожен квартал, дані зведемо у таблицю 6.3.

Таблиця 6.3 – Амортизаційні відрахування щоквартально

Амортизаційні відрахування

по станційному обладнанню, грн.

по лінійним спорудженням, грн.

по громадським спорудженням, грн.

1 квартал

146251.50

21603.52

1613.80

2 квартал

124313.78

21171.45

1581.52

3 квартал

105666.71

20748.02

1549.89

4 квартал

89816.70

20333.06

1518.90

Всього

466048.69

83856.05

6264.11

Загальна сума амортизаційних відрахувань визначається через суму всіх складових.

А = Аст + Алс + Агр,    (6.12)

де      Аст – амортизаційні відрахування по станційному обладнанню, грн;

Алс – амортизаційні відрахування по лінійним спорудженням, грн;

Агр – амортизаційні відрахування по громадським спорудженням, грн.

А = 466048.69  +  83856.05+  6264.11=556268.85 грн.

  1.  Витрати на електроенергію.

Витрати на електроенергію для виробничих потреб визначаємо з урахуванням споживної потужності обладнання, що проектується і діючих тарифів на період розрахунку за 1 КВтг електроенергії для підприємств зв’язку.

На основі «Порядку встановлення тарифів на електроенергію», прийнятого Національною Комісією Регулювання Електроенергетики України  на цей час       1 КВтг електроенергії становить  0.36 грн.

Витрати на електроенергію можна визначити на основі формули.

Ел.ен = Рн ×24× 365 × Ц,              (6.13)

де      Рн – часова потреба в електроенергії всього обладнання;

Ц – тариф на 1 КВтгодину, грн.;

Ел.ен. = 4,68 24 365 0,36 =  14758 (грн.)

Отже за рік на електроенергію буде витрачатися  14758 грн./рік.

Річна сума експлуатаційних витрат дорівнює:

ЕВ = 429120 +160920+  556268.85 +14758   = 1161068 грн./рік.

  1.  Розрахунок окупності мережі

Доходи стадіона мають джерело прибутку, отриманих за продаж квитків на матчі. Щоб якось погасити збитки після впровадження проекту ціє мережі, потрібно розрахувати прибуток.

Планується, що на стадіоні будуть проходить матчі української прем’єр ліги. Також будуть йти матчі европейських кубків, тому в середньому за рік буде проходити не менше 40 поєдинків. Можна спрогнозувати, що середня кількість вболівальників на стадіоні буде 22 тисячі. Якщо кожен квиток піднімиться в ціні лише на 5 грн., то можливо розрахуавти щорічний приріс доходів, що підуть для окупність мережі. І так :

ПД= 40 22000 5  = 4400000грн./рік.

Всі розрахунки прибутку з урахуванням податку на прибуток, який становить 25% від суми прибутку представимо в таблиці 6.8. Проведемо розрахунок NPV (чистої теперішньої вартості), результати зведемо у таблицю 6.8.

Таблиця 6.8 – Розрахунок чистої теперішньої вартості (NPV)

роки

 

 

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

1. Інвестиції

-2171120

2. Доходи

4400000

4400000

4400000

4400000

4400000

3.Чистий дохід (без НДС)

3300000

3300000

3300000

3300000

3300000

4. Витрати

-

-1161068

-1161068

-1161068

-1161068

-1161068

5. Прибуток

2138932

2138932

2138932

2138932

2138932

6. Чистий прибуток

1604199

1604199

1604199

1604199

1604199

7. Амортизація

+

325668

276817

235295

200000

170000

8. Готівковий поток

1278531

1327382

1368904

1404199

1434199

9. (1/(1+R)^(tз-tт)) | R=15%

0,468292

0,571753

0,657516

0,756144

0,869565

10. Дисконтов ГП

598725

758934

900076

1061776

1247129

11. NVR (накопич)

598725

1357660

2257736

3319513

4566642

10.ЧДВ

-1572394

-813459

86616

1148393

2395522

Термін окупності – це час, протягом якого окупаються витрати за рахунок прибутку від реалізації  того чи іншого продукта. Він має бути мінімальним. Як бачимо термін окупності системи не виходить за межі розрахованого періоду, рівному 5 років.

З таблиці випливає, що вже на третьому році стадіон буде отримувати прибуток з мережі, і на кінець пятого року становитиме 2395522 гривень.

  1.  Висновки

Термін окупності становить 3 роки. Це можна вважати досить хорошим  показником при врахуванні того, що ця мережа – не трівіальний об’єкт телекомунікацій. Підвищення тарифів на квитки може скоротити термін окупності, але це може негативно вплинути на кількість вболівальників на стадионі.  У подальші роки прибуток становитиме близько 1 млн. грн на рік, але цей показник може збільшуватись за рахунок підвищення кількості проданих квитків. У майбутньому прибуток може бути збільшено за рахунок надання нових послуг, тим самим приваблюючи більше людей до стадіону.


ВИСНОВКИ

В даному дипломному проекті було спроектовано мультисервісну мережу  стадіону для надання послуг трансляціі відео потоків, IP-телефоніі, доступу до внутрішніх web-сервісів і доступу в інтернет.

1. Об’єктом проектування є мультисервісна мережа, що складається з мережі доступу, транспортної мережі і ядра мережі. На рівні доступу використовується топологія «загальна шина», оскільки використовується безбезпровіднийвий зв’язок, що має єдине середовище для всіх абонентів. Транспортна мережа базується на 6 WLAN-контролерах груп точок доступу, які поєднані в топологію «зірка». Транспортна мережа включає також модульний комутатор, який об’єднає усі WLAN-контролери «зіркою». Мережа побудована за допомогою технологій  Gigabit Ethernet і 10 Gigabit Ethernet  з використанням оптоволоконого кабелю і крученої пари.

2. Були розглянуті типи трафіків, діапазон зміни швидкості передачі для різних типів служб роботи в мережі, такі як трансляція відео, доступ в інтернет, VoIP і так далі. У результаті розрахунку трафіка були отримані дані, що внутрішній трафік мережі не перевищує 108 Мбіт/с.

3. Для мультисервісної мережі були обрані такі типи устаткування:

- точки доступу DAP-2590;

- wan-контролери DWS-3026;

- фаєрвол DFL-2500;

- комутатор DES-6500;

- модулі DEM-422XT, DES-6512.

4. Також було проведене моделювання мережі в пакеті NetCracker для перевірки ії роботоспроможності та вірного конфігурування обладнання.

5. Проведене техніко-економічне обгрунтування показало, що проект такої мережі, на сьогодняшній день, є не тривіальним і має окупність 3 роки.

Спроектована мережа у повному обсязі відповідає вимогам технічного завдання.


ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

  1.  Столингс В. Современные компьютерные сети. 4-е изд. – СПб.: Питер, 2005. – 961 с.
  2.  Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. – Санкт-Петербург: Питер, 2007. – 960 с.
  3.  Назаров А.Н. Модели и методы расчета структурно-сетевых параметров АТМ сетей. – М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 256 с.
  4.  Вишневский В.М. Теоретические основы проектирования.- М.: Техносфера, 2003. – 512 с.
  5.  Стеклов В.К., Беркман Л.Н. Проектування телекомунікаційних мереж. – К. Техніка, 2002.792 c.
  6.  Шмалько А.В. Цифровые сети связи: основы планирования и построения. – Москва: Эко-трендз, 2001  282 с.
  7.  Данилов П.О. Беспроводные сети для дома и офиса. Москва: Аквариум, 2005. – 127 с.
  8.  Джим Гейер Беспроводные сети. Первый шаг. – Санкт-Петербург: Вильямс, 2005. – 192 с.
  9.  Семенов Ю.А. Телекоммуникационные технологии. – М.: Техносфера, 2004.462 с.
  10.  Иванова Т.И. Корпоративные сети связи – М.: Техносфера, 2001.392 с.


Додаток А – Технічне завдання

ЗАТВЕРДЖУЮ:

Зав. кафедри АТ

___________________________

(підпис)

“___” ________________ 2008р.

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ НА ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ

1. Найменування та галузь застосування системи:

1.1 Мультисервісна телекомунікаційна мережа стадіону.

1.2 Використовується для надання відео, аудіо послуг та доступу в інтернет на стадіоні для відвідувачів.

1.3 Стадіон для якого буде проектуватися мережа планується відкрити в 2011 році. Він  буде вміщувати 30 446 чоловік і знаходитись в місті Дніпропетровськ. Ця споруда займатиме площу 78 000 м2 з різними спортивними комплексами, службовими приміщеннями, магазинами.

2. Основи для проведення розробки.

2.1 Наказ по ДонНТУ № 306-14 від «25» березня  2009р. про затвердження тем дипломних проектів.

3. Мета та призначення розробки.

3.1 Мета розробки полягає в забезпеченні абонентів на стадіоні якісними телекомунікаційними послугами за рахунок впровадження сучасної мультисервісної мережі.

3.2 Мережа має надавати можливість використовувати такі послуги як доступ в інтернет, телетрансляцію відео потоків, IP-телефонію для внутрішніх служб стадіону, а також внутрішні web-послуги, які зможуть відображати місцезнаходження тих чи інших закладів.

4. Джерела розробки.

4.1 Технічні описи сучасних технологій і пристроїв організації телекомунікаційних мереж, література по теоретичних принципах організації архітектури і взаємодії сучасних телекомунікаційних мереж.

4.2 Матеріали НДРС, а також стандарти ITU.

5.  Технічні вимоги.

5.1 Склад мережі та вимоги до її структури.

5.1.1 Кожен потенційний користувач повинен мати доступ до послуг мережі з любого місця на стадіоні за допомогою безпровідного звязку. Кількість вузлів доступу на стадіоні має бути розрахована з кількості потенційних користувачів мережі і ємності кожного вузла. Вузли мережі мають бути об’єднані в кабельну мережу, яка в свою чергу з’єднається до мережі серверів, що будуть надавати послуги. Топологія мережі доступу повинна бути загальна шина, котра повинна налічувати близько 100 точок доступу. Топоолгія транспортної мережі – зірка, яка налічує 6 WLAN контролерів і один міжмережевий екран. Ядро мережі також повинно бути на основі топології зірка і налічувати 5 видів серверів.

5.1.2 Безпровідний зв’язок користувачів з вузлами мережі повинен бути на основі технологіі Wi-Fi, за стандартами 802.11х. Кабельна мережа може бути як на основі крученої пари так і на основі оптоволокна.

5.2 Показники призначення: кількість абонентів внутрішніх служб стадіону, що будуть використовувати IP-телефонію не більше 100. При цьому максимальна затримка в мережі, для IP-телефоніі, має бути не більш  400 мс. Швидкість доступу в інтернет і до внутрішніх web-сервісів має бути не більше 512 кбіт/c. Трансляція стиснутих відео потоків через мережу повинна бути на швидкості не більше 1 Мбіт/с.

5.3 Вимоги до технологічності, уніфікації – підтримка одночасного підключення до мережі пристроїв різних стандартів 802.11х (802.11g, 802,11n). Устаткування має бути стандартизоване на території України і мати необхідні сертифікати якості. Точки доступу не повинні мати більше 100мВт вихідної потужності кожна. WLAN контролери повинні бути обладнані 20 портами Gigabit Ethernet а також 2 портами 10 Gigabit Ethernet.

5.4 Вимоги до умов експлуатації мережі та її елементів: обладнання може експлуатуватися в діапазоні температур від -10 до + 400С. Блоки, які вийшли з ладу, мають замінятися швидко і легко.

  1.  Вимоги до економічних показників.

Система, що проектується, повинна мати час окупності не більш ніж 5 років. Щорічний прибуток після окупності має налічувати не менше 500 тис. грн.

  1.  Дипломний проект відповідає стадії «Технічне проектування». Перелік документів проекту:
    •  пояснювальна записка;
    •  структурна схема;
    •  функціональна схема.


Розробив ст. гр. ТКС
с-0    Борщ А.О.    

(прізвище та ініціали)           (підпис)

Узгоджено:

         Керівник проекту      Зайцева Е.Є.    

(прізвище та ініціали)           (підпис)

Консультант з проектування     Дегтяренко І.В.    

(прізвище та ініціали)           (підпис)

Нормоконтролер      Турупалов В.В.               

                                                                                                                 (прізвище та ініціали)                               (підпис)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52506. Болезни органов дыхания. Профилактика. Вредное влияние курения, загрязнения окружающей среды 37.5 KB
  Взрослым и детям для предупреждения этой болезни делают прививки. Возбудитель попадает в организм воздушнокапельным путем может длительное время находиться в организме человека н вызывая болезни. Ее положительная реакция говорит о присутствии возбудители этой болезни в организме.
52507. Дихальні здоров’єзберігаючі технології на уроках читання 48 KB
  Технологія Стоніжка. Технологія Свічка. Технологія Проколотий м’яч. Технологія Передай звуками для очищення легенів.
52508. ДИХАННЯ 262 KB
  9 КЛАС Цикл уроків з розділу Біологія людини у 9 класі на тему Дихання розроблено згідно з Програмою з біології для 7 – 11 класів загальноосвітніх навчальних закладів що затверджена Міністерством освіти і науки України 2005 року. Запропонована методична розробка уроків теми Дихання відповідає підручнику С. Планування навчального матеріалу з теми Дихання 6 годин № уроку Тема уроку 1.
52509. ТАЄМНИЦЯ РІЗДВА. УРОК-ЗУСТРІЧ З ГЕРОЯМИ ТВОРУ Ч.ДІККЕНСА «РІЗДВЯНА ПІСНЯ В ПРОЗІ» 80 KB
  The teacher: Charles Dickens, a famous British writer, also wrote about Christmas in his book Christmas Carol. He was born in 1812. He lived in the south of England when he was a little boy. His father was a clever man, but he was very poor. Charles had brothers and sisters, but he did not often played with them.
52510. Знания по философии и логике. Шуранов Б.М. 1.84 MB
  В трактате представлены шесть основных направлений исследований, создание каковых стало итогом научной деятельности автора: запредельная метафизика, 3-членная онтология, метафизика Вселенной, наука о бесконечности, Онтологический определитель, нематериальное естествознание. Из статей по логике обратим внимание читателя на Заполнение промежутка между финитными и трансфинитными числами: решение проблемы бесконечности, Логика без отношения следования и скрытые выводы...
52511. ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧИТЕЛЯ ПО ВОСПИТАНИЮ ЭМОЦИОНАЛЬНО-ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ОТНОШЕНИЯ ПОДРОСТКОВ К ОБУЧЕНИЮ 876.5 KB
  профессиональная деятельность учителя по воспитанию у подростков эмоционально-положительного отношения к обучению будет эффективной, если системообразующим фактором этого процесса будет выступать экологически ориентированная педагогика...
52512. Природа і населення Давньої Греції 29.5 KB
  Греція розташована на півострові Іонійська Греція розташована Греки вважали що боги живуть на горі Між Північною і Середньою Грецією існує вузький гірський прохід який називається Найбільшим островом Егейського моря є острів Основне заняття критян – це Кносський палац називають Мінайську палацеву цивілізацію відкрив археолог Грек який вбив мінотавра – це Дівчину яка дала Тесею клубок ниток звали Егейське море назвали в честь царя Острів який затонув в результаті землетрусу називався Тема: Ахейська...
52513. Збірник диктантів 54.5 KB
  Написання складних займенників. Написання великої букви. Написання складних слів. Написання частки не з різними частинами мови.