Agenția Federală pentru Educație a Federației Ruse

„Colegiul lui Peter”

Lucrări de curs

disciplina „Rețele de calculatoare și telecomunicații”

Subiect: „Proiectarea unei rețele educaționale locale”

Completat de: Kurilovici N.G.

Verificat de: Markelov Yu.P.

Sankt Petersburg 2010

Introducere

Etapa 1. Sondajul infologic al obiectului de automatizare

Etapa 2. Etapa de proiectare

Etapa 3. Calculul configurației rețelei

Concluzie

Introducere

Timpul nostru este caracterizat de dezvoltarea rapidă a tehnologiilor de telecomunicații.

Combinația de calculatoare în rețea a crescut semnificativ productivitatea. Calculatoarele sunt folosite atât pentru nevoi de producție (sau de birou), cât și pentru educație.

O rețea locală este un grup de computere, servere, imprimante interconectate situate într-o clădire, birou sau cameră. O rețea locală face posibilă partajarea accesului la foldere partajate, fișiere, echipamente, diverse programe etc.

Utilizarea resurselor rețelei locale face posibilă reducerea semnificativă a costurilor financiare ale unei întreprinderi, creșterea nivelului de securitate pentru stocarea datelor importante, reducerea timpului petrecut de angajații companiei pentru rezolvarea diferitelor tipuri de sarcini, precum și creșterea eficienței generale a muncii .

Calculatoarele pot fi interconectate folosind diverse medii de acces: conductori de cupru (pereche răsucite), conductori optici (cabluri optice) și printr-un canal radio (tehnologii fără fir). Conexiunile prin cablu sunt stabilite prin Ethernet, wireless - prin Wi-Fi, Bluetooth, GPRS și alte mijloace. O rețea locală separată poate avea porți către alte rețele locale, precum și poate face parte dintr-o rețea globală (de exemplu, Internet) sau poate avea o conexiune la aceasta.

LAN (Local Area Network) - o rețea locală concepută pentru a uni dispozitive de rețea grupate geografic. Toate dispozitivele de rețea din interiorul rețelei LAN au informații despre adresele MAC ale adaptoarelor de rețea învecinate și comunică la al doilea nivel (link) al modelului OSI cu șapte straturi.

Principalele avantaje ale LAN:

1. Reducerea sarcinii rețelei

2. Securitatea informațiilor

A. Combinarea stațiilor de lucru ale utilizatorilor în grupuri funcționale între care schimbul neautorizat de date la nivel de legătură de date este imposibil.

b. Diferențierea accesului la servere și imprimante.

c. Controale acces la Internet

d. Izolarea reciprocă a segmentelor de rețea folosind diferite protocoale de rețea (de exemplu: IPX User VNet, Apple User VNet)

3. Costuri de operare reduse

A. Costuri reduse pentru mutarea, schimbarea și adăugarea utilizatorilor de rețea

b. Reducerea numărului de porturi de comutare neutilizate

4. Creșterea fiabilității și toleranței la erori a rețelei

A. Transmite Izolarea furtunii

b. Localizare accelerată a erorilor

c. Mai mult control asupra traficului

d. Utilizarea eficientă a adreselor IP

Dezavantajele LAN:

1. Creșterea costurilor de pornire

2. Nevoia de pregătire suplimentară a personalului.

Etapa 1. „Inspecția infologică a obiectului de automatizare”

Ținte și obiective

Obiectivul principal al proiectului de curs este proiectarea și calculul unui LAN educațional peer-to-peer pe topologia „Star” și „Common bus” OIPTS Petrovsky College.

Calculatoarele vor fi folosite de studenți în scopul instruirii, desfășurării orelor practice. Rețeaua trebuie să asigure buna funcționare și interacțiunea diverselor aplicații distribuite aflate în această rețea.

Lista disciplinelor academice

Tabelul 1. Lista disciplinelor academice și software-ul necesar pentru acestea

Fiecare stație de lucru va fi echipată cu un sistem de operare Windows 7 HomeBasicDVD (RUSDVD) pe 32 de biți. Această alegere se explică prin faptul că Windows 7 a inclus atât unele dezvoltări care au fost excluse din Windows Vista, cât și inovații în interfață și programe încorporate și are mai multe caracteristici decât versiunile anterioare de Windows și este mai optimizat.

Costul unei licențe OS DOMNIȘOARĂ Windows 7 Home Basic 32-bit Rus 1pk OEI DVD pentru un computer (stație de lucru) este de 3799 de ruble. Prin urmare, pentru 34 de stații de lucru, costul total va fi de 129166 de ruble.

Software pentru stația de lucru

Pe lângă sistemul de operare, stațiile de lucru necesită instalarea unui pachet de bază de programe de aplicație și utilități care îndeplinesc cerințele LAN.

1. MS Office 2007 Professional Win32 Rus AE CD BOX (pentru instituții de învățământ)

Tabelul 3. Cerințe de sistem pentru MSOfficeProfessional

2. KOMPAS-3DV12

Tabelul 4. Cerințe de sistem pentru KOMPAS-3DV12

3. Acronis Disk Director 11 Acasă

Tabelul 5. Cerințe de sistem Acronis Disk Director 11 Home

Configurație tipică a stației de lucru

Tabelul 7. Calculul costului stației de lucru

În total, costul unei stații de lucru a fost de 21.560 de ruble. Rețeaua proiectată constă din 34 de stații de lucru, care se vor ridica la 733.000 de ruble.

O configurație tipică a fost selectată folosind informații de pe site-ul web al magazinului KEY Computer Center. (http://www.key.ru/)

Concluzie la prima etapă

După finalizarea lucrărilor la prima etapă a proiectului de curs privind rețelele de calculatoare și telecomunicații, am întocmit o listă cu toate programele instalate pe stațiile de lucru. O configurație tipică a stației de lucru a fost elaborată ținând cont de cerințele de sistem, aplicația și software-ul de sistem, iar cantitatea necesară de memorie pe hard disk a fost calculată prin însumarea cantității de memorie necesară pentru software. RAM și procesorul sunt selectate ținând cont de cerințele de sistem ale aplicațiilor, cu o marjă de 30%.

Etapa 2. Etapa de proiectare

Ținte și obiective

Scopul celei de-a doua etape a proiectului de curs este de a elabora specificații pentru echipamentele de comunicație, costul lucrărilor și planuri pentru sălile de lucru LAN, indicând locația PC-urilor și a liniilor de cablu în acestea.

Pentru fiecare cameră, este necesar să se întocmească un caiet de sarcini al echipamentului de comunicație, după care să se întocmească un plan general pentru toate camerele LAN și o specificație pentru toate echipamentele.

Alegerea unui sistem de cablare

Alegerea sistemului de cablu depinde de intensitatea traficului de rețea, cerințele de securitate a informațiilor, distanța maximă, cerințele pentru caracteristicile cablului, costul implementării.

Twisted pair (twistedpair) - un tip de cablu de comunicație, este una sau mai multe perechi de conductori izolați răsuciți împreună și acoperiți cu o manta de plastic.Este răsucirea care previne unele tipuri de interferențe induse asupra cablului. De obicei, 10Base-T Ethernet utilizează un cablu care are două perechi răsucite. Unul pentru transmisie și unul pentru recepție (AWG 24).

Coaxial subțire (RG-58 sau „Ethernet subțire”) - un cablu electric format dintr-un conductor central și un scut dispus coaxial și utilizat pentru a transmite semnale de înaltă frecvență. Impedanță 50 Ohm, diametru 0,25 inci, lungime maximă a segmentului de cablu 185 metri. Se aplică regula 5.4.3 Standard 10BASE2 . Cablul coaxial este mai rezistent la zgomot, atenuarea semnalului este mai mică decât în ​​pereche răsucită.

Echipamentele de rețea LAN pasive includ:

1) Cablul în sine

2) Prize RJ-45 de perete

3) Panouri de corecție

4) Repetoare

5) Cordonuri de corecție (cordoane de abonat) cu conectori RJ-45 (cablu pentru conectarea prizelor de perete la conectorii de pe adaptorul de rețea al computerului).

Poziționarea sistemelor de cabluri în incinta de lucru se realizează pe baza planului întocmit al acestei incinte, ținând cont de specificațiile pentru consumabile și componente ale acestui spațiu.

La proiectarea sistemelor de cablare, trebuie să se țină seama de caracteristicile și limitările diferitelor sisteme de cablare:

1) Lungimea maximă a segmentului de cablu în funcție de tipul acestuia

2) Lățimea de bandă a cablului

3) Disponibilitatea echipamentelor care asigură interacțiunea cu alte sisteme de cabluri

După analizarea caracteristicilor diferitelor tipuri de cablu, a locației fizice a computerelor, selectăm un cablu 10Base-T pereche răsucită și un cablu coaxial subțire.

Alegerea unei topologii de rețea

Topologia rețelei - o modalitate de a descrie configurația unei rețele, aspectul și conectarea dispozitivelor de rețea.

Există mai multe opțiuni pentru topologii pentru proiectarea și construirea unei rețele. Mai jos este o descriere a unora dintre ele.

Topologie magistrală

Topologia magistrală comună presupune utilizarea unui singur cablu la care sunt conectate toate computerele din rețea. Un mesaj trimis de o stație de lucru se propagă la toate computerele din rețea. Fiecare mașină verifică - cui i se adresează mesajul și, dacă este, atunci îl procesează. Sunt luate măsuri speciale pentru a se asigura că atunci când lucrează cu un cablu comun, computerele nu interferează între ele pentru a transmite și a primi date.

Cu o astfel de conexiune, computerele pot transmite doar informații pe rând, deoarece există o singură linie de comunicație. În caz contrar, informațiile transmise vor fi distorsionate ca urmare a suprapunerii (conflict, coliziune).

Fig.1 Topologie Bus comun

Autobuzul nu se teme de defecțiunile computerelor individuale, deoarece toate celelalte computere din rețea pot continua să comunice în mod normal. În plus, deoarece se folosește un singur cablu, în cazul unei întreruperi, funcționarea întregii rețele este întreruptă. Poate părea că autobuzul nu se teme de o rupere a cablului, deoarece în acest caz rămân două autobuze complet funcționale. Cu toate acestea, datorită particularității propagării semnalelor electrice pe linii lungi de comunicație, este necesar să se prevadă includerea de dispozitive speciale la capetele magistralei - Terminatoare.

La construirea rețelelor mari, există o problemă de limitare a lungimii de comunicare între noduri, caz în care rețeaua este împărțită în segmente care sunt conectate prin diverse dispozitive - repetitoare, hub-uri sau hub-uri. De exemplu, tehnologia Ethernet vă permite să utilizați un cablu de cel mult 185 de metri.

Fig. 2 Topologie comună de magistrală cu repetoare

Avantaje:

1) Timp scurt de configurare a rețelei;

2) Ieftin (necesită mai puține dispozitive de cablu și de rețea);

3) Ușor de configurat;

4) Defecțiunea stației de lucru nu afectează funcționarea rețelei.

Defecte:

1) Orice problemă în rețea, cum ar fi o întrerupere a cablului, defecțiunea terminatorului, distrug complet funcționarea întregii rețele;

2) Localizarea complexă a defecțiunilor;

3) Odată cu adăugarea de noi stații de lucru, performanța rețelei scade.

Steaua topologică

O stea este o topologie cu un centru clar definit la care sunt conectați toți ceilalți abonați. Întregul schimb de informații trece exclusiv prin computerul central, care suportă astfel o sarcină foarte mare, deci nu poate face altceva decât rețea.

De regulă, computerul central este cel mai puternic și pe acesta sunt atribuite toate funcțiile de gestionare a schimbului. În principiu, nu sunt posibile conflicte într-o rețea cu topologie în stea, deoarece managementul este complet centralizat.

Defecțiunea unui computer periferic nu afectează funcționarea restului rețelei, dar orice defecțiune a computerului central face rețeaua complet inoperabilă. Prin urmare, trebuie luate măsuri speciale pentru a îmbunătăți fiabilitatea computerului central și a echipamentelor sale de rețea. O întrerupere a oricărui cablu sau un scurtcircuit în acesta într-o topologie în stea întrerupe schimbul cu un singur computer și toate celelalte computere pot continua să funcționeze normal.

Fig.4 Topologie Steaua

Într-o stea pe fiecare linie de comunicație sunt doar doi abonați: cel central și unul dintre cei periferici. Cel mai adesea, pentru a le conecta sunt folosite două linii de comunicație, fiecare transmite informații într-o singură direcție. Astfel, există un singur receptor și un transmițător pe fiecare legătură. Toate acestea simplifică foarte mult echipamentul de rețea în comparație cu magistrala și elimină necesitatea unor terminatoare externe suplimentare. Problema atenuării semnalelor în linia de comunicație se rezolvă și în „stea” mai ușor decât în ​​„autobuz”, deoarece fiecare receptor primește întotdeauna un semnal de același nivel.

Pe baza topologiei stea, puteți construi diverse alte tipuri de topologii, ca și cum o extindeți. De exemplu, puteți adăuga un alt hub cu un anumit număr de porturi la un hub deja existent în rețea și, prin urmare, puteți adăuga noi utilizatori în rețea.

Această topologie se bazează pe un sistem de cablare cu perechi răsucite, deși dacă utilizați un hub cu un port suplimentar pentru conectarea cu cablu coaxial, puteți utiliza această conexiune. De exemplu, puteți conecta mai multe stații de lucru la o rețea comună în funcție de o topologie, cum ar fi o „autobuz”. Astfel, aproape orice topologie mixtă poate fi realizată din această topologie.

Avantaje:

1) defecțiunea unei stații de lucru nu afectează funcționarea întregii rețele în ansamblu;

2) scalabilitate bună a rețelei;

3) depanare ușoară și întreruperi în rețea;

4) performanță ridicată a rețelei (supus proiectării adecvate);

5) opțiuni flexibile de administrare.

Defecte:

1) defectarea hub-ului central va duce la inoperabilitatea rețelei (sau a segmentului de rețea) în ansamblu;

2) conectarea în rețea necesită adesea mai mult cablu decât majoritatea celorlalte topologii;

3) numărul finit de stații de lucru din rețea (sau segmentul de rețea) este limitat de numărul de porturi din hub-ul central.

Pe baza tuturor informațiilor de mai sus despre topologiile rețelelor de construcție, avantajele și dezavantajele acestora, precum și în conformitate cu caracteristicile rețelei care se creează, selectăm topologia „anvelopă-stea”.

Inspecția localului selectat.

Toate facilitățile (sălile 30, 36 și 39) sunt situate la etajul al treilea și sunt destinate desfășurării orelor practice pentru studenți pe un computer. În aceste birouri, vom efectua un sondaj infologic, vom întocmi diagrame, vom calcula cantitatea necesară de echipamente și costul acestuia.

Mai jos este un plan al primului obiect de rețea, biroul nr. 30. Acesta include 15 stații de lucru.

Schema 1. Planul biroului nr. 30

Legendă:

Tabelul 8. Specificațiile echipamentului de comunicație pentru camera #30

Al doilea obiect al rețelei proiectate (biroul nr. 36) include 16 stații de lucru. Mai jos este planul lui.

Schema 2. Planul biroului nr.36

Legendă:

Tabelul 9. Specificațiile echipamentului de comunicație pentru camera #36

Cel de-al treilea obiect al rețelei proiectate (biroul nr. 39) conține 3 stații de lucru. Mai jos puteți vedea planul lui.

Schema 2. Planul biroului nr.36

Legendă:

Tabelul 10. Specificațiile echipamentului de comunicație pentru camera #39

Planul general al LAN-ului proiectat

Diagrama 4. Planul general al rețelei LAN

Legendă:

Tabel 11. Specificațiile teritoriului, în afara birourilor

Concluzie la a doua etapă

Când se lucrează la a doua etapă, au fost întocmite planuri pentru sălile de clasă, un plan general pentru așezarea unui LAN, precum și tabele de consumabile. Informațiile despre numărul de cabluri, componente, precum și lucrările de instalare și costul acestora sunt cuprinse în tabele.

Suma totală de consumabile, componente și lucrări de instalare a fost de 82.224 de ruble.

Etapa 3. Calculul configurației rețelei

Ținte și obiective

În această etapă, este necesar să se întocmească un plan pentru calcularea diametrului rețelei, indicând stațiile de lucru, dimensiunile încăperii și, conform planului, să se întocmească un tabel pentru calcularea diametrului rețelei. De asemenea, conform tabelului compilat, întocmește o diagramă bloc și, conform diagramei, calculează performanța rețelei LAN proiectate.

Calculul diametrului ochiului

Metoda de determinare a diametrului rețelei poate fi prezentată sub forma unui tabel. Numerele rândurilor și coloanelor din acesta corespund identificatorilor stațiilor de lucru din planul general LAN, iar valorile celulelor din tabel corespund distanței dintre stațiile de lucru cu numărul rândului și numărul coloanei. În acest caz, elementele diagonale nu conțin valori.

Valoarea maximă din acest tabel va fi egală cu diametrul rețelei din domeniul de coliziune al acestui LAN.

Tabelul 12. Calculul diametrului rețelei

Pentru ca LAN proiectat să funcționeze corect, trebuie îndeplinite 3 condiții:

1. Numărul de stații de lucru nu trebuie să depășească 1024 buc.

2. Întârzierea de propagare dublă (PDV) între două stații nu trebuie să depășească 575bt.

3. Reducerea distanței dintre cadre când toate cadrele trec prin toate repetitoarele nu trebuie să depășească 49bt.

Diagrama structurală a rețelei LAN

Această diagramă bloc descrie o rețea LAN cu un diametru de rețea de la WS4 la WS34.

Schema 5. Structura rețelei între birourile nr. 30 și nr. 36

Calcul PDV

Atunci când se calculează PDV, este necesar să se utilizeze un tabel de referință și date inițiale (filmare, tip de sistem de cablu, diagramă bloc).

Tabelul 13. Tabelul de căutare PDV

Calcul PDV (de la 1 la 4):

Segmentul din stânga 1: 15,3+20,93*0,113=17,67bt

Segmentul intermediar 2: 42+50,96*0,113=47,76bt

Segmentul intermediar 3: 42+81,18*0,113=51,17bt

Segmentul drept4: 169,5+33,84*0,1026=172,97bt

Calcul PDV (de la 4 la 1):

Segmentul din stânga 1: 11,8+33,84*0,1026=15,27bt

Segmentul intermediar 2: 42+81,18*0,113=51,17bt

Segmentul intermediar3: 42+50,96*0,113=47,76bt

Segmentul drept4: 165+20,93*0,113=167,37bt

Întrucât valoarea obținută este mai mică de 575bt, această rețea trece de criteriul întârzierii maxime posibile de transfer al semnalului, cu o lungime maximă a rețelei de 186,91 m.

Calcul PVV

Tabelul 14. Tabelul intervalului de biți PVV

Calcul PVV (Cu 1 pe 4 ):

Segmentul din stânga 1: 100BASE-T - 10,5bt

Segmentul intermediar2: 100BASE-T - 8bt

Segmentul drept4: 10BASE2 - 16bt

Calcul PVV (de la 4 la 1):

Segmentul din stânga 4: 10BASE2 - 16bt

Segmentul intermediar3: 100BASE-T - 8bt

Segment intermediar2:100BASE-T - 8bt

Segmentul din dreapta 1: 100BASE-T - 10,5bt

Acest LAN conform criteriului PVV nu depășește 49bt. Astfel, LAN proiectat, reprezentat printr-o diagramă bloc, este complet operațional. . Respectarea acestor cerințe asigură funcționarea corectă a rețelei LAN chiar și în cazurile în care regulile simple de configurare a rețelei sunt încălcate.

Concluzie

În timp ce lucram la un proiect de curs, am studiat întregul ciclu de proiectare și implementare a acestui LAN. Un LAN a fost proiectat pentru sălile de clasă ale uneia dintre clădirile Colegiului Petrovsky conform standardului Ethernet folosind un cablu „Twisted Pair” și „Thin Coax” în toate privințele, folosind standardele 10Base-T și 10Base.

S-au făcut calcule pentru diametrul rețelei LAN și calcule pentru verificarea operabilității rețelei LAN folosind metoda intervalului de biți. Această metodă arată că LAN proiectat este operațional și îndeplinește toate cerințele și criteriile standardului Ethernet.

Astfel, pe baza datelor inițiale privind funcțiile automatizate și a cerințelor de bază pentru un set de mijloace tehnice, vom proiecta o rețea de calculatoare pentru un sistem informațional din domeniul nostru de studiu. În al treilea rând, lipsa unei rețele în companie va atrage costuri semnificative pentru achiziționarea de diverse dispozitive pentru fiecare computer și software scump. Deci, proiectarea unei rețele pentru o întreprindere se datorează următoarelor motive: Ca parte a activității acestei întreprinderi, este necesar să se optimizeze tehnologia ...

Dacă această lucrare nu vă convine, există o listă de lucrări similare în partea de jos a paginii. De asemenea, puteți utiliza butonul de căutare

Structura (topologia) unei rețele de calculatoare este de obicei înțeleasă ca locația fizică a computerelor din rețea unul față de unul și modul în care acestea sunt conectate prin linii de comunicație.

Există trei topologii principale de rețea:

1. Topologia rețelei de magistrală(autobuz), în care toate calculatoarele sunt conectate în paralel la o linie de comunicație și informațiile de la fiecare computer sunt transmise simultan tuturor celorlalte calculatoare;

2. Steaua topologiei rețelei(stea), în care alte computere periferice sunt conectate la un computer central, fiecare dintre ele folosind propria sa linie de comunicație separată;

3. Inel de topologie de rețea(ring), în care fiecare computer transmite întotdeauna informații doar unui singur computer, următorul din lanț, și primește informații numai de la computerul anterior din lanț, iar acest lanț este închis într-un „inel”.

Topologia rețelei de magistrală

Topologia rețelei „stea”

Topologia rețelei „ring”

În practică, sunt adesea folosite combinații ale topologiei de bază, dar majoritatea rețelelor sunt concentrate pe aceste trei.

Când proiectăm o rețea pentru această organizație, vom folosi topologia Star. Topologia stea este cea mai rapidă dintre toate topologiile de rețea de calculatoare, deoarece transmisia de date între stațiile de lucru trece prin nodul central (dacă funcționează bine) pe linii separate utilizate doar de aceste stații de lucru. Frecvența solicitărilor de transfer de informații de la o stație la alta este scăzută în comparație cu cea realizată în alte topologii. Debitul rețelei este determinat de puterea de calcul a nodului și este garantat pentru fiecare stație de lucru. Nu au loc coliziuni (coliziuni) de date.

Conexiunea prin cablu este destul de simplă deoarece fiecare stație de lucru este conectată la un nod.

Nodul central de control - serverul de fișiere - implementează mecanismul optim de protecție împotriva accesului neautorizat la informații. Întreaga rețea de calculatoare poate fi controlată din centrul nodului de control.

Diagrama bloc rețelei

Logica de rețea

Rețeaua ar trebui să utilizeze o metodă pentru a determina ce nod ar trebui să folosească liniile de comunicație și pentru cât timp. Aceste funcții sunt implementate de un protocol de rețea care este necesar pentru a împiedica mai mult de un utilizator să acceseze magistrala la un moment dat.

Dacă două seturi de date sunt plasate în rețea în același timp, apar conflicte de date și pierderi de date. În prezent sunt utilizate două protocoale de rețea standard de facto: Ethernet și Token Ring.

Acest proiect va folosi standardul Gigabit Ethernet, acceptă viteze de transmisie de până la 1000 Mbps. 1000BASE-T a fost ales ca subspecie, IEEE 802.3ab este un standard care folosește o pereche răsucită de categorii 5e sau 6. Toate cele 4 perechi sunt implicate în transmisia de date. Rata de transfer de date este de 250 Mbps pe o pereche.

Ethernet este o tehnologie de pachete a rețelelor de calculatoare, în principal locale. Standardele Ethernet definesc conexiunile prin cablu și semnalele electrice la nivelul fizic, formatul de cadru și protocoalele de control al accesului media la nivelul de legătură de date al modelului OSI. Ethernetul este descris în principal de standardele grupului IEEE 802.3.

Avantajele Ethernet:

Tehnologie cunoscută

· disponibilitate.

· Oferă livrare rapidă și eficientă a datelor necesare pentru schimbul de date în timp real.

Schema bloc a sistemului de comunicații mobile GSM este prezentată în Figura 3.1. Rețeaua GSM este împărțită în două sisteme: Switching System (SSS) și Base Station System (BSS). În standardul GSM, interfațarea funcțională a elementelor sistemului se realizează prin interfețe, iar toate componentele rețelei interacționează în conformitate cu sistemul de semnalizare CCITT SS No. 7 (CCITT SS No. 7).

Centrul de comutare mobilă MSC deservește un grup de celule și asigură toate tipurile de conexiuni de care stația mobilă are nevoie în procesul de funcționare. MSC-ul este asemănător unui central și este interfața dintre rețelele fixe (PSTN, PDN, ISDN etc.) și sistemul de comunicații mobile. Oferă funcții de rutare a apelurilor și de control al apelurilor. Pe lângă îndeplinirea funcțiilor unei stații de comutare convenționale, MSC-ului i se atribuie funcțiile de comutare a canalelor radio. Acestea includ „predarea”, care realizează continuitatea comunicării atunci când stația mobilă se deplasează de la celulă la celulă și comutarea canalelor de lucru în celulă atunci când apar interferențe sau defecțiuni.

Figura 3.1 - Schema structurală a unui sistem de comunicații mobile GSM

În această diagramă sunt indicate următoarele: MS - stație mobilă; BTS - stații de bază receptoare-emițătoare; BSC - controler stație de bază; TCE - transcoder; BSS - echipament stație de bază; MSC - centru de comutare mobil; HLR - registru de poziție; VLR - registru de mutare; AUC - Centru de autentificare; EIR - registru de identificare a echipamentelor; OMC - centru de operare si intretinere; Centrul de management al rețelei NMC.

MSC oferă servicii abonaților de telefonie mobilă localizați într-o anumită zonă geografică.

MSC gestionează procedurile de setare și rutare a apelurilor, colectează date despre conversațiile care au avut loc, care sunt necesare pentru emiterea facturilor pentru serviciile furnizate de rețea.

MSC menține procedurile de securitate utilizate pentru a controla accesul la canalele radio. MSC gestionează procedurile de înregistrare a locației pentru a asigura livrarea apelurilor către abonații de telefonie mobilă în roaming de la abonații PSTN și pentru a se asigura că o conversație este menținută atunci când o stație mobilă se mută dintr-o zonă de acoperire în alta. Standardul GSM oferă, de asemenea, proceduri de transfer de apel între rețele (controlere) aparținând diferitelor MCS-uri.

MSC generează datele necesare emiterii facturilor pentru serviciile de comunicații furnizate de rețea, acumulează date despre conversațiile care au avut loc și le transferă la centrul de decontare (centrul de facturare). MSC întocmește, de asemenea, statisticile necesare pentru monitorizarea și optimizarea rețelei.

MSC nu numai că participă la controlul apelurilor, dar gestionează și procedurile de înregistrare a locației și de predare.

Registrul de poziții HLR este o bază de date a abonaților înregistrați permanent în rețea. Informațiile despre abonat sunt introduse în HLR în momentul înregistrării abonatului și sunt stocate până când abonatul încetează să mai folosească acest sistem de comunicații și este eliminat din registrul HLR.

Baza de date conține numere și adrese de identificare, parametri de autentificare a abonaților, compoziția serviciilor de comunicații, informații de rutare, datele de roaming ale abonatului sunt înregistrate, inclusiv date privind numărul temporar de identificare a abonatului mobil (TMSI) și VLR-ul corespunzător. Datele pe termen lung stocate în registrul de poziție HLR sunt prezentate în Tabelul 3.3.

Toate rețelele MSC și VLR, inclusiv cele aparținând altor rețele, au acces de la distanță la datele conținute în HLR, oferind în același timp roaming de internet pentru abonați. Dacă există mai multe HLR în rețea, fiecare HLR reprezintă o parte specifică a bazei de date a abonaților rețelei. Accesul la baza de date a abonaților se realizează prin numărul IMSI sau MS ISDN (număr de abonat mobil în rețeaua ISDN).

HLR poate fi executat atât în ​​propriul nod de rețea, cât și separat. Dacă capacitatea HLR este epuizată, atunci se poate adăuga un HLR suplimentar. În cazul organizării mai multor HLR, baza de date rămâne unică - distribuită. Înregistrarea datelor abonatului rămâne întotdeauna singura. Datele stocate în HLR pot fi accesate de către MSC-urile și VLR-urile aparținând altor rețele, ca parte a furnizării de roaming între rețea a abonaților.

Tabelul 3.3 - Date pe termen lung stocate în HLR

Mutați registrul VLR proiectat de asemenea pentru a controla mișcarea unei stații mobile dintr-o zonă în alta. Baza de date VLR conține informații despre toți abonații mobili aflați în prezent în zona de servicii MSC. Permite funcționarea stației mobile în afara zonei controlate de HLR.

Când un abonat se mută în zona de servicii a unui nou MSC, VLR-ul conectat la acel MSC solicită informații despre abonat de la HLR care stochează datele acelui abonat. HLR trimite o copie a informațiilor către VLR și actualizează informațiile despre locație ale abonatului. Când un abonat sună dintr-o zonă nouă de servicii, VLR are deja toate informațiile necesare pentru a deservi apelul. În cazul unui abonat care se deplasează în zona de acoperire a altui MSC, VLR solicită datele abonatului de la HLR de care aparține abonatul. HLR la rândul său trimite o copie a datelor abonatului către VLR solicitant și, la rândul său, actualizează noile informații despre locația abonatului. După ce informațiile sunt actualizate, MS poate face conexiuni de ieșire/intrare.

Pentru a asigura siguranța datelor din registrele HLR și VLR, dispozitivele de memorie ale acestora sunt protejate. VLR conține aceleași date ca și HLR. Aceste date sunt stocate în VLR în timp ce abonatul se află în zona controlată. Datele temporare stocate în VLR sunt prezentate în Tabelul 3.4.

Tabelul 3.4 - Date temporare stocate în registrul VLR

Când o stație mobilă se deplasează, VLR îi atribuie un număr (MSRN). Când o stație mobilă primește un apel de intrare, VLR își selectează MSRN și îl transmite MSC, care direcționează apelul către stațiile de bază din apropierea abonatului mobil.

VLR gestionează procedurile de autentificare în timpul procesării apelului. La discreția operatorului, TMSI se poate modifica din când în când pentru a complica identificarea abonaților Accesul la baza de date VLR poate fi asigurat prin IMSI, TMSI sau prin MSRN. În general, VLR este o bază de date locală a abonaților de telefonie mobilă pentru zona în care se află abonatul. Acest lucru vă permite să eliminați solicitările constante către HLR și să reduceți timpul până la apelurile de service.

Centrul de autentificare AUC conceput pentru a autentifica abonații pentru a exclude utilizarea neautorizată a resurselor sistemului de comunicații. AUC decide asupra parametrilor procesului de autentificare și determină cheile de criptare ale stațiilor de abonat pe baza unei baze de date aflate în Registrul de identificare a echipamentelor (EIR). Fiecare abonat mobil pentru perioada de utilizare a sistemului de comunicații primește un modul standard de identitate a abonatului (SIM), care conține: un număr internațional de identificare (IMSI), propria sa cheie de autentificare individuală K iși algoritm de autentificare A3. Cu ajutorul informațiilor înregistrate în SIM, ca urmare a schimbului reciproc de date între stația mobilă și rețea, se realizează un ciclu complet de autentificare și este permis accesul abonatului la rețea. Procedura de autentificare a abonatului este cea prezentată în Figura 3.2.

Figura 3.2 - Schema procedurii de autentificare

Rețeaua trimite un număr aleatoriu (RAND) la stația mobilă. pe ea cu K iși algoritm de autentificare A3 se determină valoarea răspunsului (SRES) adică SRES = Ki*. Stația mobilă trimite valoarea SRES calculată către rețea. Rețeaua verifică SRES primit cu SRES , calculat de reţea. Dacă valorile se potrivesc, stația mobilă are voie să trimită mesaje. În caz contrar, comunicarea este întreruptă și indicatorul stației mobile arată că identificarea nu a avut loc. Pentru a asigura confidențialitatea, calculul SRES are loc în cadrul SIM. Informațiile neclasificate nu sunt procesate în modulul SIM.

Registrul de identificare a echipamentelor EIR conține o bază de date pentru autentificarea International Mobile Station Equipment Identity (IMEI). Baza de date EIR constă din liste de numere IMEI organizate după cum urmează:

Lista albă - conține numere IMEI despre care există informații că sunt atribuite stațiilor mobile autorizate;

Lista neagră - conține numerele IMEI ale stațiilor mobile care sunt furate sau refuzate serviciul din orice motiv;

Lista gri - conține numerele IMEI ale stațiilor mobile care au probleme care nu sunt motive pentru includerea pe lista neagră.

Baza de date EIR este accesată de către MSC-urile acestei rețele și poate fi accesată și de către MSC-urile altor rețele mobile.

Centru de operare și întreținere a OMS este elementul central al rețelei GSM. Oferă managementul elementelor de rețea și controlul calității activității sale. OMS este conectat la alte elemente de rețea prin canale de pachete X.25. OMS asigură procesarea semnalelor de urgență menite să alerteze personalul de întreținere și înregistrează informații despre situațiile de urgență în elementele rețelei. În funcție de natura defecțiunii, OMS asigură eliminarea acesteia automat sau cu intervenția activă a personalului. MN-ul poate verifica starea echipamentului de rețea și progresul apelului stației mobile. OMS vă permite să reglați sarcina în rețea.

Centrul de management al rețelei NMC permite controlul ierarhic rațional al rețelei GSM. NMC asigură managementul traficului în rețea și controlul supervizorului rețelei în situații complexe de urgență. În plus, NMC monitorizează și afișează starea dispozitivelor automate de gestionare a rețelei. Acest lucru permite operatorilor NMC să monitorizeze și să asiste în probleme regionale. În situații extreme, operatorii NMC pot invoca proceduri de management precum „accesul prioritar” unde doar abonații cu prioritate înaltă (servicii de urgență) pot accesa sistemul. NMC controlează rețeaua și funcționarea acesteia la nivelul rețelei și, prin urmare, furnizează rețelei datele necesare dezvoltării sale optime.

Deci, personalul NMT se poate concentra pe rezolvarea problemelor strategice pe termen lung legate de întreaga rețea, iar personalul local al fiecărui OMC/OSS se poate concentra pe rezolvarea unor probleme regionale sau tactice pe termen scurt.

Echipamentul stației de bază BSS constă dintr-un controler de stație de bază (BSC) și stații de bază transceiver (BTS). Controlerul stației de bază poate gestiona mai multe BTS-uri. BSC gestionează distribuția canalelor radio, controlează conexiunile, reglementează ordinea acestora, asigură saltul de frecvență, modularea și demodularea semnalului, codificarea și decodarea mesajelor, codificarea vorbirii, adaptarea vocii, a datelor și a ratei apelurilor. BSS, împreună cu MSC, îndeplinește funcțiile de curățare a canalului în cazul în care apelul nu trece din cauza interferențelor radio și, de asemenea, efectuează transmiterea prioritară a informațiilor pentru anumite categorii de stații mobile.

Transcoder TSE asigură conversia semnalelor de ieșire ale canalului de voce și date MSC (64 kbps PCM) în forma corespunzătoare recomandărilor GSM pe interfața aeriană (Rec. GSM 04.08), cu o rată de voce de 13 kbps - canal full speed. Standardul prevede utilizarea în viitor a unui canal de vorbire cu jumătate de viteză de 6,5 kbps. Reducerea vitezei de transmisie este asigurată de utilizarea unui dispozitiv special de transformare a vorbirii care utilizează codarea predictivă liniară (LPC), predicția pe termen lung (LTP), excitarea impulsului rezidual (RPE sau RELP). Transcoderul este de obicei plasat împreună cu MSC. Când se transmit mesaje digitale către controlerul stației de bază BSC, se realizează umplerea (adăugarea de biți suplimentari) a fluxului de informații de 13 kbps la o rată de transmisie de 16 kbps. Apoi, canalele primite sunt comprimate cu o multiplicitate de 4 într-un canal standard de 64 kbit/s. Aceasta formează linia PCM cu 30 de canale definită de Recomandările GSM, care asigură transmisia a 120 de canale vocale. În plus, un canal (64 kbps) este alocat pentru transmiterea informaţiei de semnalizare, al doilea canal (64 kbps) poate fi utilizat pentru transmiterea pachetelor de date conform protocolului CCITT X.25. Astfel, rata de transfer rezultată pe interfața specificată este 30x64 + 64 + 64 = 2048 kbps.

Identificatori– un set de numere pe care reteaua GSM le foloseste pentru a determina locatia abonatului la stabilirea unei conexiuni. Acești identificatori sunt utilizați pentru a direcționa apelurile către MS. Este important ca fiecare număr de identificare să fie unic și întotdeauna identificat corect. Descrierea identificatorilor este dată mai jos.

IMSI(International Mobile Subscriber Identity) descrie în mod unic o stație mobilă din rețeaua globală GSM globală. Majoritatea tranzacțiilor în cadrul rețelei GSM se fac folosind acest număr. IMSI este stocat în SIM, în HLR, în VLR de deservire și în AUC. Conform specificațiilor GSM, lungimea IMSI este de obicei de 15 cifre. IMSI constă din trei părți principale:

-MCC

- MNC

- MSIN(Numărul de identificare al stației mobile) - numărul de identificare MS.

MSISDN(Mobile Station ISDN Number) este numărul abonatului pe care îl formăm atunci când vrem să-l sunăm. Pot exista mai multe dintre aceste numere pentru un abonat. Planul de apelare pentru MSISDN este exact același cu planul de apelare PSTN:

- SS(Cod de țară) - cod de țară;

- NDC(Codul Destinației Naționale) - codul național al destinației (oraș sau rețea);

- SN(Subscriber Number) - numărul de abonat.

Fiecare PLMN are propriul său NDC. În rețeaua de comunicații a Republicii Kazahstan NDC+SN numit „număr național semnificativ”. NDC-urile pentru rețelele mobile sunt desemnate ca DEFși sunt denumite „codul zonei non-geografice”. În Rusia, sunt definite mai multe NDC-uri pentru fiecare PLMN. Numărul MSISDN poate fi de lungime variabilă. Lungimea maximă este de 15 cifre, prefixele nu sunt incluse (+7). O conexiune de intrare cu un abonat al rețelei Beeline se realizează prin formarea +7 777 ХХХ ХХХХ sau cu codul 705.

TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity) - un număr IMSI temporar care poate fi emis de către MS atunci când se înregistrează. Este folosit pentru a menține mobilitatea stației mobile private. MS va fi întotdeauna difuzată cu un nou număr TMSI. TMSI nu are o structură rigidă precum IMSI, lungimea sa este de obicei de 8 cifre. Deoarece TMSI este jumătate din dimensiunea IMSI, paginarea într-un ciclu este efectuată pentru doi abonați, ceea ce reduce și sarcina procesorului. De fiecare dată când MS face o solicitare pentru proceduri de sistem (LU, încercare de apel sau activare a serviciului), MSC/VLR mapează noul TMSI la IMSI, MSC/VLR. transmite TMSI către MS, care îl stochează pe cartela SIM. Semnalizarea între MSC/VLR. iar MS este utilizat numai pe baza TMSI. Astfel, numărul real de abonat IMSI nu este transmis prin aer. IMSI este utilizat atunci când actualizarea locației eșuează sau nu este atribuit niciun TMSI.

IMEI(International Mobile Terminal Identity) este utilizat pentru a identifica unic un terminal mobil dintr-o rețea. Acest cod este utilizat în procedurile de securitate a comunicațiilor pentru a identifica echipamentele furate și pentru a preveni accesul neautorizat la rețea. Conform specificațiilor GSM, lungimea IMEI este de 15 cifre:

- TAS(Type Arrgoval Code) - codul tipului omologat (6 cifre);

- FAC(Codul de asamblare final) - codul produsului final asamblat,

atribuit de producător (2 cifre);

- SNR(Număr de serie) – număr de serie individual (6 cifre).

Identifică complet toate echipamentele, ținând cont de codurile TAC și FAC.

- De rezervă este un număr gratuit. Rezervat pentru utilizare ulterioară.

Când acest cod este transmis către MS, valoarea acestui cod va fi întotdeauna „0”.

IMEISV(International Mobile Terminal Identity and Software Version) - furnizează o identificare unică a fiecărui MT și, de asemenea, asigură că versiunea software-ului instalată în MS corespunde cu cea autorizată de operator. Versiunea software este un parametru important, deoarece afectează serviciile disponibile pentru MS, precum și capacitatea de a efectua codificarea vorbirii. Astfel, de exemplu, PLMN trebuie să cunoască capacitățile de codificare a vorbirii MS la stabilirea apelului (de exemplu, jumătate de rată/debit complet etc.). Aceste caracteristici sunt afișate folosind IMEISV, primele 14 cifre ale cărora repetă IMEI și ultimele 2:

- SVN(Numărul versiunii software) - numărul versiunii software, permite producătorului MS să identifice diferite versiuni ale software-ului de proiectare de tip aprobat MS. Valoarea SVN 99 este rezervată pentru utilizare ulterioară.

MSRN(Număr de roaming al stației mobile) - un număr temporar necesar pentru a direcționa o conexiune de intrare către MSC în care se află în prezent MS. Timpul de utilizare a MSRN este foarte scurt - doar conexiunea de intrare este închisă, după aceea numărul este eliberat și poate fi folosit pentru a face următoarea conexiune. MSRN constă din trei părți, la fel ca în MSISDN, dar în acest caz SN înseamnă adresa MSC/VLR care deservește.

LAI(Location Area Identity) - un număr de zonă (LA) care descrie în mod unic LA în întreaga rețea globală GSM. LAI este format din următoarele părți:

-MCC(Mobile Country Code) – cod de comunicare mobilă pentru țară (3 cifre);

- MNC(Mobile Network Code) – cod operator mobil (3 cifre);

- LAC(Location Area Code) - cod de locație, lungimea maximă a LAC este de 16 biți, ceea ce vă permite să definiți 65536 LA-uri diferite într-un singur PLMN.

- CGI(Cell Global Identity) este folosit pentru a identifica o anumită celulă într-un LA. Identificarea celulei se realizează prin adăugarea unui parametru de identitate celulară (CI) la componentele LAI. CI are o dimensiune de 16 biți.

- BSIC(Codul de identitate al stației de bază) permite MS să facă distincția între celule cu aceeași frecvență. BSIC este format din:

- NCC(Codul de culoare de rețea) – cod de culoare de rețea. Este folosit pentru a delimita zonele de acoperire ale operatorilor în acele locuri în care rețelele de operatori se suprapun.

- BCC(Codul de culoare al stației de bază) - codul de culoare al stației de bază. Folosit pentru a face distincția între stațiile de bază care folosesc aceeași frecvență.

Cea mai comună astăzi este topologia „stea” bazată pe tehnologia Ethernet, care îndeplinește toate cerințele moderne pentru o rețea locală și este destul de convenabil de utilizat. Din schema sistemului de cablare structurată fig. 10, se poate aprecia fără ambiguitate că această topologie este cea mai potrivită pentru această organizație.

Orez. 9. Topologie în stea

Avantaje:

Eșecul unei stații de lucru nu afectează funcționarea întregii rețele în ansamblu;

Scalabilitate bună a rețelei

Depanare ușoară și întreruperi în rețea;

performanță ridicată a rețelei (supusă proiectării adecvate);

opțiuni flexibile de administrare.

Defecte:

Eșecul hub-ului central va duce la inoperabilitatea rețelei (sau a segmentului de rețea) în ansamblu;

Rețeaua necesită adesea mai mult cablu decât majoritatea celorlalte topologii.

· numărul finit de stații de lucru din rețea (sau segmentul de rețea) este limitat de numărul de porturi din hub-ul central.

În centrul fiecărei „stele” se află un hub sau un comutator care este conectat direct la fiecare nod individual de rețea printr-un cablu UTP flexibil subțire, numit și „pereche răsucită”. Cablul conectează adaptorul de rețea la PC pe de o parte și la hub-ul sau comutatorul pe de altă parte. Configurarea unei rețele de stea este simplă și ieftină. Numărul de noduri care pot fi conectate la un hub este determinat de numărul posibil de porturi de pe hub însuși. Cu toate acestea, există o limită a numărului de noduri: o rețea poate avea maximum 1024 de noduri. Un grup de lucru stea poate funcționa independent sau poate fi legat de alte grupuri de lucru.

Ca tehnologie de acces a fost aleasă Fast Ethernet, oferind o rată de schimb de date de 100 Mbps.

Ca subtip al acestei tehnologii, a fost ales 100BASE-TX, IEEE 802.3u - dezvoltarea standardului 10BASE-T pentru utilizare în rețelele cu topologie în stea. Se folosește perechea răsucită de categoria 5: CAT5e - rata de transfer de date de până la 100 Mbps când se utilizează 2 perechi. Cablul de categoria 5e este cel mai comun și este folosit pentru a construi rețele de calculatoare. Avantajele acestui cablu sunt costul mai mic și grosimea mai mică.

Formarea structurii de adrese a rețelei:

Pentru a forma spațiul de adrese al acestei rețele, au fost selectate adrese IP de clasă C (adrese din intervalul de la 192.0.0.0 la 223.255.255.0). Masca de subrețea este 255.255.255.0. Primii 3 octeți formează numărul rețelei, ultimul octet formează numărul nodului.

Orez. 10. Schema unui sistem de cablare structurată

Rețele logice

Există un număr de adrese IP care sunt rezervate pentru utilizare numai pe rețele LAN. Pachetele cu aceste adrese nu sunt redirecționate de către routerele de internet. În clasa C, aceste adrese IP sunt adrese de la 192.168.0.0 la 192.168.255.0.

Prin urmare, atribuim următoarele adrese IP rețelei locale a școlii:

server - 192.168.1.1;

calculator în sala de adunări - 192.168.1.2;

calculatorul secretarei - 192.168.1.3

· imprimanta de retea in secretariat - 192.168.1.4;