При проектировании любой вычислительной сети этап предварительного анализа объекта, является одной из важнейших задач, так как именно на этом этапе собирается информация, которая дает возможность получить общее представление о предприятии, его организационной структуре, выполняемым функциям, а так же определиться с технологиями которые будут использоваться при построении сети.
1.1 Обзор предприятия и его деятельности
Предприятие ООО «Спецтехмонтаж» специализируется на строительстве и производстве деревянных изделий. Место нахождения этого предприятия – город Ставрополь. Располагается предприятие в недавно построенном двух этажном здании на 2-й Железнодорожной петле, имеет накопительную площадку для контейнеровозов и тягачей площадью 2000 м2,склады временного хранения (СВХ) и удаленный производственный цех находящиеся в пригородной части города.
В виду специфики функционирования данного предприятия, является необходимым постоянное информационное взаимодействие удаленного цеха и складов временного хранения с головным офисом, в котором, в свою очередь, располагаются 12 различных отделов, взаимодействие которых так же необходимо.
Исходя из полученных сведений, о деятельности предприятия можно сделать вывод о том, что для здания главного офиса, складов временного хранения и терминальных площадок требуется создание единого информационного пространства. Поэтому, необходимо провести рассмотрение планов зданий и сооружений, а так же особенности их территориального расположения.
1.2 Планы зданий и сооружений
План первого и второго этажа головного офиса предприятия изображены на приложение 1,2 соответственно. Детально анализируя их с нанесенными обозначениями телекоммуникационного оборудования можно сделать следующие выводы:
· Толщина несущих стен не менее 500 мм
· Толщина меж этажных перекрытий не менее 250 мм
· Толщина внутренних стен здания не менее 250 мм
· В здании уже имеется локальная вычислительная сеть, организованная с возможностью использовать технологии Ethernet на скоростях 100Мб/с и 1000Мб/с.
· Все стационарные компьютерные устройства и сетевые принтеры имеют подключение к существующей ЛВС
· Максимальная длина здания равна 5200 мм
· Максимальная ширина здания равна 1800 мм
Отделы предприятия разделены по этажам следующим образом, первый этаж размещает в себе:
· Администрация
· Коммерческий отдел
· Бухгалтерия
· Отдел администрирования, обработки информации и связи
· Отдел телекоммуникаций и связи
· Автотранспортный отдел
· Общее количество рабочих мест равно 25 шт.
Второй этаж разместил в себе следующие отделы:
· Отдел логистики и экспедирования
· Юридический отдел
· Отдел обработки информации
· Отдел погрузочно-разгрузочных работ на терминале
· Хозяйственный отдел
· Отдел режима безопасности
· Общее количество рабочих мест 18 шт.
Рассмотрим план склада временного хранения представленный на рисунке 1.
Рис. 1. План здания СВХ
При рассмотрении плана склада временного хранения можно выявить лишь одну важную деталь с точки зрения построения вычислительной сети: на складе уже имеется одно автоматизированное рабочее место, которое выполняет определенные функции и обозначено пиктограммой (рисунок 1).
Рассмотрим план удаленного производственного цеха, представленный на рисунке 2.
Рис. 2. Схематичный план контейнерного терминала
Из плана видно, что территория удаленного цеха имеет протяженность в 320 метров и ширину около 90, на которой располагаются:
· Место для временного размещения контейнеров;
· Место перегрузки груза;
· Стоянка грузового автотранспорта;
· Стоянка легковых автомобилей;
· Два вагончика отделанных под офис, для размещения контрольно управленческого персонала состоящего из 4 человек (рисунок 1.4 цифра 1).
· Цифрой 2 обозначено подсобное помещение, в котором располагаются дизель генератор и прочее электрооборудование.
1.3 Территориальное размещение подразделений предприятия
Главной особенностью территориального размещения зданий предприятий можно считать большое расстояние между ними. Удаленный цех находится на расстоянии 15 километров от главного офиса, а склады временного – 1,5 километра. Так же важной особенностью является тот факт, что город Ставрополь находится в гористой местности, главный офис находится на возвышенности, а склад временного хранения и контейнерный терминал в низине, что оказывает существенное влияния на выбор сетевой технологии, которая будет использоваться для организации каналов связи.
1.4 Организационная структура предприятия
Предприятие ООО «Спецтехмонтаж» в общей сложности состоит из 12 отделов и имеет штат в 147 сотрудников. Обобщенно организационную структуру предприятия можно представить следующим образом: на предприятии существует директор, у которого есть заместители. Каждый отдел имеет начальника, у которого в свою очередь есть заместитель. Последнее звено в этой структуре занимают менеджеры отделов и рядовые сотрудники (рисунок 3).
Рис. 3. Организационная структура предприятия
Основные потоки информации циркулируют между сотрудниками отделов, начальники же получают лишь сводные таблицы и отчеты. Для того чтобы понять как на функциональном уровне взаимодействуют отделы между собой построим функциональную модель предприятия с помощью CASE-средства BPWin, почему было выбрано именно это средство будет подробно пояснено в разделе 2 данной дипломной работы. Итак, как известно из теоретических основ моделирования систем, первое, что рекомендуется сделать, это представить моделируемый объект в виде черного ящика. Данный шаг проиллюстрирован на рисунке 4.
Рис. 4. Контекстная диаграмма организационной структуры предприятия
Затем необходимо его декомпозировать, то есть перейти к более глубокому уровню рассмотрения, как показано на рисунке 5.
Рис. 5. Диаграмма функционального взаимодействия отделов
На рисунке 4 показана деятельность предприятия в общем виде. Входными данными для предприятия является информация из внешней среды - это заказы, данные по объектам, расписание железно дорожных и автотранспортных перевозок, сводки Гидрометцентра, предложения поставщиков и т.д.; выходные данные – информация во внешнюю среду: данные об отгруженном товаре покупателю, заключенные договора, время и дата прибытия груза и т.п. Из декомпозиции, приведенной на рисунке 5 видно, что каждый отдел выполняет свои функции.
Вывод: Очевидно, что наиболее загруженными отделами на предприятии являются: коммерческий отдел, отдел логистики и экспедирования, автотранспортный отдел и отдел погрузо-разгрузочных работ на терминале, для которых будет производиться моделирование потоков данных.
1.5 Структура проводной локальной вычислительной сети установленной в главном офисе
В ходе предпроектного обследования было выявлено, что центром размещения коммуникационного оборудования является серверная комната, расположенная на 1 этаже главного офиса (см. приложение 1). Все телекоммуникации выходят в центральной жиле из серверной, находящейся в отделе обработки информации и связи, затем в коридорах здания проходят в кабель каналах под фальшь потолком, в кабинет спускаются с потолка по стене, разделяясь на телефон и локальную сеть. К оконечным сетевым устройствам проходят в отдельном канале с 1 розеткой RJ-45.
При обследовании серверной комнаты было выявлено наличие следующего оборудования:
· 2 сервера хранения и обработки данныхCluster HP 380DL / 4CPU, 8Gb Dimm, 2x72.8 Gb
· 1 сервер управления сетью HP netserver LP 2000 /2CPU, 4Gb Dimm,4x36Gb/2 Eth.port
· Три 24 портовых коммутатора Cisco Catalist 2950 (имеется 20 Свободных портов)
· 2 маршрутизатора Cisco 1841
· Интернет шлюз Cisco DSLmodem-1CFE
От администратора сети была получена информация об используемой в ней адресации, а так же о её логической и физической структуре.
Для удобства восприятия полученная информация была сведена в таблицу 1.1.
Таб. 1.1 Информация о существующей проводной ЛВС
| Тип информации | Полученные значения |
| ОС используемая для управления серверами | Microsoft Windows Server 2003 SP3 |
| Архитектура управления сетью | Централизованная |
| Диапазон используемых Ip адресов | 192.168.133.1-192.168.133.255 |
Выводы: На основе проведенного анализа можно сделать вывод о том, что для подключения дополнительного сетевого оборудования можно использовать свободные порты (от 6 до 24) коммутатора №3 находящегося в 19-дьюмовой телекоммуникационной стойке №1, в серверной комнате (см. приложение 1).
1.6 Выбор типа сетевой технологии на основе проведенного обследования и требований, предъявляемых заказчиком
Так как «Заказчик – всегда прав», при построении сети, в первую очередь, должны учитываться его пожелания. В нашем случае они заключались в следующем:
· ЛВС должна обеспечивать эффективный и своевременный обмен информацией между территориально разрозненными частями предприятия
· Сеть внутри главного офиса должна сохранить имеющуюся производительность и приобрести возможность быстрой реконфигурации и расширения
· Обеспечить безопасность и целостность данных передающихся по беспроводной сети
· Стоимость сети должна находиться в разумных пределах
· Беспроводная сеть должна покрывать все этажи здания
· Осуществить поддержку роуминга между точками доступа (пользователи могут продолжать работать с ресурсами сети даже во время перемещения).
Исходя из факторов, выявленных в ходе предпроектного обследования, а именно большого расстояния между подразделениями предприятия и пожеланий заказчика принято решение об использовании беспроводных сетевых технологий при построении ЛВС ООО «Спецтехмонтаж».
1.7 Описание беспроводных сетевых технологий
Беспроводные сети – это довольно быстро развивающееся направление вычислительных сетей. Можно выделить следующие сферы применения данного вида сетей:
· Складские помещения и фабрики
· Больницы
· Выставочные комплексы и конференц-залы
· Доступ к глобальной сети Интернет в гостиницах, кафе, библиотеках, студенческих городках и т.д.
· «Гостевой» доступ к корпоративной сети для клиентов и партнеров
· Учебные классы
Беспроводные технологии классифицируются по «дальнобойности» на следующие сектора:
1. Сектор локальных интерфейсов (короткодействующие технологии беспроводной передачи данных (Bluetooth),
2. Сектор локальных домашних и офисных сетей (среднедействующие технологии беспроводной передачи данных (Wi-Fi),
3. Сектор региональных городских сетей (среднедействующие технологии беспроводной передачи данных (WiMAX, Mobile Broadband Wi-Fi Access),
4. Сектор глобальных сетей (дальнедействующие технологии беспроводной передачи данных на базе радиорелейных, сотовых и спутниковых технологий).
В данной работе можно сузить круг рассматриваемых секторов до сектора «локальных домашних и офисных сетей» и сектора «региональных городских сетей» по следующим причинам:
· Сектор глобальных сетей рассматривать не целесообразно так как максимальное расстояние между объектами, требующими организации канала связи не превышает 15 километров с чем вполне может справиться сектор региональных городских сетей.
· Сектор локальных интерфейсов, а в частности технология Bluetooth предназначена для устранения кабельных соединений между компьютерами, периферийными устройствами, имеет маленький радиус действия и не поддерживает сетевые протоколы TCP/IP.
Вывод: В данном проекте целесообразно рассматривать:
· Сектор локальных домашних и офисных сетей (среднедействующие технологии беспроводной передачи данных Wi-Fi);
· Сектор региональных городских сетей (среднедействующие технологии беспроводной передачи данных (WiMAX, Mobile Broadband Wi-Fi Access)).
Выбор данного решении был обоснован и согласован с заказчиком.
1.7.1 Сектор локальных домашних и офисных сетей
В период с 1990 по 1997 годы в результате работы одной из рабочих групп Institute Electrical Equipment Engineering (IEEE) была создана первая спецификация стандарта беспроводных локальных соединений 802.11. IEEE 802.11 стал группой стандартов, определившей основные протоколы, необходимые для организации беспроводных локальных сетей (Wi-Fi Local Area Network – WLAN). На сегодняшний день основными стандартами являются 802.11a, 802.11b и 802.11g.
В 1999 году был принят стандарт IEEE 802.11а. Он ориентирован на работу в диапазоне 5 ГГц и способен обеспечить скорость передачи данных до 54 Мбит/с. Диапазон состоит из двух частотных полос общей шириной 300 МГц. Первая полоса 5,15-5,35 ГГц, вторая — 5,725-5,825 ГГц. При этом первая полоса разделена на две полосы по 100 МГц. Таким образом, для передачи используется три не перекрывающихся частотных канала по 100 МГц, каждый из которых имеет ограничения по мощности сигнала - 50 мВт в «нижнем» диапазоне, 250 мВт в «среднем» и до 1 Вт в «верхнем». Стандарт 802.11а использует метод кодированного ортогонального частотного мультиплексирования (COFDM, Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Разделение передачи информации по нескольким "несущим" частотам приводит к возможности снижения скорости передачи на каждой из них, что в свою очередь обеспечивает большую помехозащищенность связи при достижении общей высокой пропускной способности.
IEEE 802.11b. Данный стандарт известен по наименованию - Wi-Fi (Wi-Fi Fidelity) - присвоенному ему Ассоциацией WECA. Он также принят в 1999 году, и именно его появление привело к нынешнему широкому распространению WLAN для организации локальных сетей и доступа в Интернет и собственно названию Wi-Fi. Стандартом предусмотрено применение. технологии широкополосной модуляции с расширением спектра методом прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS), как обеспечивающей более устойчивую работу сети в условиях многократного отражения радиосигналов со скоростью до 11 Мбит/с. При этом используется способ расширения спектра на основе кодирования с использованием комплементарных кодов (Complementary Code Keying, CCK), что позволяет кодировать 8 бит на один символ при скорости 11 Мбит/с.
IEEE 802.11g. Этот стандарт принят в середине 2003 года, как развитие стандарта 802.11b. В нем используется тот же частотный диапазон 2,4 ГГц, но вместе с технологией мультиплексирования (OFDM) и алгоритмом псевдослучайной скачкообразной перестройки рабочей частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum - FHSS), что обеспечивает достижение скорости передачи данных до 54 Мбит/с. При этом оборудование стандарта 802.11g совместимо с оборудованием 802.11b, что обеспечивает одновременное подключение к сети устройств стандартов IEEE 802.11g и IEEE 802.11b. Мощность устройств составляет 10-100 мВт.
Сведем основные технические характеристики перечисленных выше стандартов беспроводных региональных сетей в комплексную таблицу 1.2 для проведения сравнительного анализа.
Таб. 1.2 Сравнительный анализ стандартов локальных беспроводных сетей
| Тип стандарта/Характеристика | IEEE 802.11а | IEEE 802.11b | IEEE 802.11g |
| Тип связи | Расширение спектра (скачкообразная перестройка частоты - FHSS) | Расширение спектра (прямая последовательность DSSS) | Расширение спектра (скачкообразная перестройка частоты - FHSS) |
| Диапазон частот | Две полосы частот: 5,15-5,35 ГГц и 5,725-5,825 ГГц | От 2,4 до 2,4835 ГГц | От 2,4 до 2,4835 ГГц |
| Мощность передачи | 50 мВт, 250 мВт, 1000 мВт | 100 мВт, 500 мВт | 10-100 мВт |
| Скорость передачи данных | Три обязательные (6, 12 и 24 Мбит/с) и пять дополнительных (9, 18, 24, 48 и 54 Мбит/с) | До 11 Мбит/сек | До 54 Мбит/сек |
| Дальность | До 300 метров на открытом пространстве | До 100 метров | 100 – 300 метров |
| Количество устройств в сети | Теоретически до 255 устройств на одну точку доступа; несколько точек доступа в сети | Теоретически до 255 устройств на одну точку доступа; несколько точек доступа в сети | Теоретически до 255 устройств на одну точку доступа; несколько точек доступа в сети |
| Голосовые каналы | Передача голоса по Интернет-протоколу | Передача голоса по Интернет-протоколу | Передача голоса по Интернет-протоколу |
| Защита данных | Аутентификация: вызов-ответ между точкой доступа и клиентом по стандарту WEP (Wired Equivalent Privacy. 128-битное кодирование. | Аутентификация: вызов-ответ между точкой доступа и клиентом по стандарту WEP (Wired Equivalent Privacy). 128-битное кодирование. | Аутентификация: вызов-ответ между точкой доступа и клиентом по стандарту WEP (Wired Equivalent Privacy). 128-битное кодирование |
| Адресация | 48-битный MAC адрес | 48-битный MAC адрес | 48-битный MAC адрес |
Вывод: После проведенного сравнительного анализа можно сделать вывод о том, что:
· IEEE 802.11b - тупиковая ветвь, и она развиваться дальше не будет по причине небольшой скорости передачи, маленького радиуса действия, слабой безопасности.
· IEEE 802.11a – Запрещена к эксплуатации в России, по причине того, что используемая ею частотная полоса выделена для спецслужб.
· IEEE 802.11g вне конкуренции, наряду со всеми преимуществами стандарта 802.11b она реализует семи кратное увеличение скорости. При всем этом данный стандарт поддерживает такие протоколы защиты как: WPA, WPA2.0 и WEP с длиной ключа до 256 бит. Так же стоит отметить, что данная технология не требует сертификации и разрешений для использования.
1.7.2 Сектор региональных городских сетей
Основанная на стандарте беспроводной связи IEEE 802.16-2004 технология WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) на сегодняшний день развивается стремительными темпами и, вероятно, будет играть ключевую роль в создании региональных (городских) сетей (Metropolitan Area Networks - MAN) в ближайшем будущем. WiMAX стандартизирован институтом IEEE технология как широкополосная беспроводная связь, дополняющая линии DSL и кабельные технологии в качестве альтернативного решения проблемы "последней мили" на больших расстояниях. Стимулом для развития сетей WiMAX нового поколения также принятие индустриальным Форумом WiMAX в декабре 2005 года, финальных спецификаций стандарта IEEE 802.16e-2005 WiMAX Mobile System Profile, описывающих требования к мобильным WiMAX-устройствам.
Базовые характеристики стандарта 802.16 предусматривают дальность действия радиосвязи до 50 километров, покрытие с возможностью работы вне прямой зоны видимости и пиковую скорость обмена данными до 100 Мбит/с на сектор одной базовой станции.
Интерфейс мобильной беспроводной связи WiMAX основывается на использовании модуляции OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), либо масштабируемой модуляции SOFDMA (стандарт 802.16e) для поддержки динамически изменяемой ширины канала – от 1.25 до 20 МГц. Фактически оборудование сетей WiMAX функционирует в нескольких частотных каналах шириной по 10 МГц в пределах лицензируемого диапазона 2 ГГц - 11 ГГц. Широкий разброс диапазонов выбран для учета специфики разных стран мира. Так, в Северной Америке для WiMAX используются участки в диапазонах 2,5 и 5 ГГц, в Центральной и Южной Америке - 2,5, 3,5 и 5 ГГц, на Ближнем Востоке, в Африке, Западной и Восточной Европе - 3,5 и 5 ГГц, в Азиатско-Тихоокеанском регионе - 2,3, 3,5 и 5 ГГц. В частности, к мобильной версии стандарта Mobile WiMAX передача данных идет с использованием каналов пропускной способностью 5, 7, 8.75 и 10 МГц на частотах 2.3, 2.5 и 3.5 ГГц.
Использование антенных технологий, гибкой схемы работы с каналами, а также метода расширенного кодирования и модуляции (Advanced Coding and Modulation - ACM) позволяет добиться скорости приема данных 63 Мбит/c, а передачи – 28 Мбит/c на сектор в канале шириной 10 МГц.
Фундаментальной особенностью архитектуры канального МАС-уровня технологии является понятие «качества услуг» (Quality of Service - QoS), что ориентировано на соединение или на сервис.
Вывод: В отличие от рассмотренных выше методик организации беспроводных сетей, зона охвата которых в лучшем случае составляет сотни метров относительно точки доступа, WiMAX позволяет значительно увеличить расстояние между передатчиками и повысить мобильность соединения.
1.8 Выводы
В ходе выполнения предпроектного обследования было собранно достаточное количество данных, для того чтобы перейти к следующим этапам построения вычислительной сети. Учитывая сделанные выводы в каждом из разделов, мы подошли к тому, что для решения поставленной задачи будет использоваться два стандарта беспроводных сетей:
· IEEE 802.11g (Wi-Fi) – в качестве стандарта на основе которого будет построена локальная сеть внутри главного офиса и сеть связывающая во едино главный офис и склад временного хранения;
· IEEE 802.16 (WiMAX) – в качестве стандарта, для организации каналов связи между разрозненными подразделениями, а именно между главным офисом и контейнерным терминалом как показано на рисунке 6.
Следующим этапом проектирования вычислительной сети будет являться этап моделирование информационных потоков предприятия с целью определения объема трафика на каждое рабочее место.
Рис. 6. Организация каналов связи с использованием беспроводных сетевых технологий