PROJEKTOWANIE I BUDOWA SIECI KOMPUTEROWYCH Wykład III dla studentów „Informatyki stosowanej” sem. VII Specjalizacja SIECI Prowadzący: Prof. dr hab. inż. Jerzy Lipski
e-mail
[email protected]
Alternatywne rozwiązania sieci komputerowych Sieci światłowodowe; z Sieci bezprzewodowe - sieci radiowe; - sieci z łączami optycznymi; z Sieci kablowe wykorzystujące inne okablowania obiektów; z
Sieci światłowodowe z
Kable światłowodowe zawierają włókna szklane pokryte powłoką z teflonu. Powłoka zewnętrzna wykonana jest z kevlaru lub stali nierdzewnej w celu zwiększenia wytrzymałości mechanicznej.
Charakterystyka sieci światłowodowych Zasięg do 3,5 km bez używania wtórników; z Duża niezawodność; z Całkowite bezpieczeństwo przesyłanych danych; z
Zastosowanie sieci światłowodowych Połączenia między budynkami; z Połączenia punktów dystrybucyjnych; z Połączenia o dużym znaczeniu ze względu na bezpieczeństwo przesyłanych danych (banki, zastosowania militarne); z Wzrost bezpieczeństwa w zakresie możliwych porażeń prądem; z
Praktyczna realizacja sieci światłowodowych Komponenty sieci światłowodowych i ich cena; z Zasady montażu sieci światłowodowych; z
System Volition firmy 3M System światłowodowego okablowania strukturalnego VolitionTM firmy 3M opiera się na unikalnym rozwiązaniu złącza VF-45TM, które sprowadza do minimum koszty światłowodowego podłączenia komputerów do szkieletu sieci. Cena światłowodowego systemu VolitionTM jest porównywalna z ceną systemów miedzianych. Wychodzi on naprzeciw rosnącym wymaganiom co do przepustowości i szybkości transmisji danych, redukując jednocześnie koszty zapewnienia maksymalnej szybkości systemu oraz bezpieczeństwa umożliwiając wprowadzenie do użytku tak wymagających aplikacji, jak np. wideokonferencje, modelowanie 3D, telefonia IP itp.
System Volition firmy 3M
Celem firmy 3M przy opracowywaniu nowego systemu okablowania strukturalnego VolitionTM było stworzenie rozwiązania kompleksowego, zawierającego komplet elementów umożliwiających wykonanie połączenia Fiber-to-the-Desk ("światłowód do biurka"). W tym celu zostały opracowane takie elementy jak: małogabarytowe złącze światłowodowe VF-45TM, panele krosowe, obudowy gniazd, kabel zawierający dwa włókna we wspólnej, luźnej tubie, specjalny wysokowytrzymały kabel krosowy GGP, narzędzia do montażu i konserwacji systemu oraz transceivery optyczne oraz osprzęt aktywny: koncentratory, przełączniki, konwertery mediów i karty sieciowe. Urządzenia aktywne dostępne są w wersjach od 10 Mb/s do 1 Gb/s. System Volition zmienia całkowicie sposób pracy użytkowników oraz instalacji sieci. Dzięki zastosowaniu techniki światłowodowej został zniesiony magiczny dystans 100 m dla kabla miedzianego kat. 5 przy paśmie przenoszenia 100 MHz. Na tym samym dystansie 100 m dla włókna światłowodowego pasmo wynosi ponad 5 GHz, czyli 50 razy więcej niż standardowy kabel miedziany kat. 5!!! Dla włókien wielomodowych łącze 100 Mbps Fast Ethernet może mieć długość 2 km, zaś łącze Gigabit Ethernet może osiągnąć długość 550 m.
Kable światłowodowe w systemie Volition z
z
Oferta systemu Volition obejmuje kable wielomodowe 50/125 µm, 62,5/125 µm oraz jednomodowe 9/125 µm. Kable dystrybucyjne okablowania poziomego dostępne są w wersji dwu- i czterowłóknowej. Włókna światłowodowe z płaszczem zewnętrznym 250 µm są grupowane parami w tubach buforujących 900 µm. Dla wygody instalatorów i ułatwienia procesu instalacyjnego włókna i tuby są kodowane kolorami. Kable dostępne są z płaszczem zewnętrznym wykonanym z materiału LSZH (niskodymny, bezhalogenowy).
Kable światłowodowe w systemie Volition
Dane techniczne kabli dystrybucyjnych
Dane techniczne kabli szkieletowych
z
z
z
z
z
System Volition firmy 3M
Montaż dupleksowych gniazd VF-45TM jest bardzo szybki – do 2 minut. Dodatkowo nowa konstrukcja złącza VF-45TM powoduje, że jest ono łatwe w montażu i kosztuje mniej niż dobrej klasy złącze miedziane RJ-45 kat. 5. Złącze VF-45TM jest jedynym złączem, które zostało zestandaryzowane – ANSI FOCIS-7 (604-7) i zaakceptowane przez międzynarodowe gremia: FibreChannel, IEEE Gigabit Ethernet, ATM Forum, ISO/IEC Working Group 3, IEC 86B Working Groups 4, 5, 6, 7. Elementy światłowodowego okablowania strukturalnego Volition przeszły z wynikiem pozytywnym badania homologacyjne Instytutu Łączności w Warszawie (nr akt: BOKDiA Đ 255/2000). Złącze VF-45TM jest o połowę mniejsze od standardowego interfejsu dupleksowego SC, dzięki czemu sama instalacja może być znacznie "zagęszczona" (większa ilość gniazd w panelach krosowych). Poza tym standardowe złącze składa się zwykle z dziewięciu części, natomiast VF-45TM ma ich tylko cztery. Mniejsza liczba elementów to mniejsze koszty materiałowe, prostsza instalacja, większa elastyczność i mniejsza awaryjność. Prostota wykonania połączenia została przeniesiona przez analogię z powszechnie obecnie używanego złącza miedzianego RJ-45 – połączenie realizuje się przez włożenie wtyku do gniazda i zatrzask uchwytu; rozłączenie poprzez zwolnienie zatrzasku i wyjęcie wtyku. Dla potrzeb systemu VolitionTM został opracowany nowy, elastyczny i trwały przewód światłowodowy GGP wykorzystywany do produkcji kabli krosowych. Przewód ten posiada włókno optyczne z dodatkową warstwą polimerową, dzięki której poprawione zostały jego parametry mechaniczne. Nowy przewód światłowodowy ma lepsze parametry wytrzymałościowe (zaginanie, ciągnienie, udary), mniejszy promień gięcia. Dzięki temu jest odporny na przytrzaśnięcie, przygniecenie fotelem, splątanie się itp.
System Volition firmy 3M
Bezprzewodowe sieci danych – obszary zastosowań Sale konferencyjne; z Budynki (kampusy); z Miasta (regiony); z Kontynenty; z Sieci długodystansowe z
Paramety sieci radiowej zgodnej ze standardem IEEE 802.11 HR W celu uniknięcia interferencji (nakładania się) fal radiowych przy przesyłaniu danych korzysta on z dwóch technologii: FHSS (Frenquency Hopping Spread Spectrum) - technologia rozszerzonego widma z przemienną częstotliwością (strumienie danych są przełączane z jednej częstotliwości na drugą, nie przestając na tym samym kanale dłużej niż 100ms). DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) - technologia rozszerzonego widma z bezpośrednim szeregowaniem bitów (strumienie danych są rozkładane na szerokim zakresie przez ich zwielokrotnienie) - wyższa prędkość przesyłania danych. Charakterystyki radiowe Zakres częstotliwości - 2,4 - 2,5 GHz Prędkość przesyłania danych - do 11 Mb/s Moc transmisji - 100 mW Modulacja - DSSS: 1, 2, 5.5 i 11 Mb/s FHSS: 2 Mb/s (DSSS i FHSS nie współpracują ze sobą) Zasięg - DSSS: ok. 90 m wewnątrz budynków, ok. 450 m na zewnątrz bud. FHSS: ok. 80 m wewnątrz budynków, ok. 350 m na zewnątrz bud. Homologacja (Polska) - DSSS: nr 1333/2000 - FHSS: nr 1153/2000 Obsługiwane protokoły - TCP/IP, NetBIOS/NetBEUI, IPX/SPX i in.
z
System ten umożliwia realizację radiowej lokalnej sieci komputerowej RF LAN i znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie budowa sieci przewodowej jest niemożliwa lub nieopłacalna, oraz w sytuacjach, gdzie natychmiastowy dostęp mobilnych komputerów (terminali) do bazy danych jest warunkiem koniecznym System umożliwia przesyłanie danych komunikując komputery wykorzystywane np. do śledzenia i kontroli przepływu towarów, zbierania, przetwarzania i przesyłania danych z wykorzystaniem terminali przenośnych w transporcie i logistyce, w przemyśle (kontrola procesu produkcji), w budownictwie, służbie zdrowia, czy w biurze.
z
Transmisja danych do lub pomiędzy komputerami przenośnymi lub stacjonarnymi. Unikamy budowy lokalnej sieci kablowej. Łatwo można przemieszczać się w rejonie zasięgu sieci. Dostęp do aktualnych i pełnych danych z systemu w dowolnym miejscu i czasie np. biurze, przedstawiając prezentację możemy korzystać z zasobów serwera.
z
Inwentaryzacja w dużych magazynach. W przypadku dużych ilości różnorodnych towarów wykorzystanie zwykłego kolektora danych jest uciążliwe. Powodem jest ograniczona ilość pamięci urządzenia. Ponadto duża baza danych wymaga kolektora z szybkim komputerem a takie urządzenia są bardzo kosztowne. Alternatywą jest wykorzystanie jednego lub wielu kolektorów przesyłających drogą radiową na bieżąco dane do komputera centralnego. Zaletą rozwiązania jest to, że osoba robiąca inwentaryzację może otrzymywać z komputera centralnego informację zwrotną (np. o ilości danego towaru, która powinna znajdować się na magazynie według danych zgromadzonych w programie magazynowym).
z
Automatyzacja operacji wydawania i przyjmowania towarów na magazyn (kompletowanie transportu towarów do wysyłki). Zamówienie od odbiorcy towaru jest wysyłane w formie elektronicznej drogą radiową do kolektora danych pracującego w magazynie. Osoba kompletująca zamówienie odczytuje kody kreskowe z kolejnych produktów wchodzących w skład zamówienia. Kolektor na bieżąco kontroluje czy przygotowywany do wysyłki transport jest zgodny z zamówieniem. Na koniec kolektor wysyła do komputera centralnego potwierdzenie realizacji zamówienia.
z
Systemy zarządzania przestrzenią magazynową. Osoby kierujące wózkami widłowymi są wyposażane w kolektory danych z komunikacją radiową. W komputerze centralnym pracuje program zarządzający przestrzenią magazynową. Program ten komunikuje się z kolektorami danych wysyłając do nich informację o lokalizacji przychodzących na magazyn towarów, lokalizacji towarów wydawanych z magazynu. Kolektor może również otrzymywać informację o optymalnej drodze wózka widłowego.
z
Kontrola procesu produkcji. Przez wykorzystaniu sieci radiowych dane o procesie produkcji mogą być natychmiast przesłane do programu zarządzającego produkcją. Daje to możliwość elastycznego planowania procesu produkcji i szybkiego reagowania na różne zdarzenia pojawiające się na linii produkcyjnej.
z
Komunikacja głosowa NetVision Phone Sieć radiowa umożliwia zastosowanie komunikacji głosowej w ramach tego samego systemu (sygnał analogowy, mowa ludzka, zamieniany jest na skompresowane pakiety cyfrowe i odwrotnie oraz przesyłany w standardzie protokołu TCP/IP). W telefonach przenośnych NetVision stosowany jest standard voice-over-IP. System ten można łączyć z istniejącą centralą telefoniczną (z zastosowaniem gateway) w celu łączenia rozmów wychodzących. Zasięg telefonów NetVision jest równy zasięgowi sieci Spectrum24.. System NetVision umożliwia połączenie z już istniejącą centralą telefoniczną (poprzez tzw. Gateway).
Komponenty sieci radiowej z
Ethernet Access Point Ethernet Access Point - Radiowy, Ethernetowy punkt dostępu. Zaprojektowany według standardu 802.11b (DSSS) punkt dostępu służy do zapewnienia łączności pomiędzy urządzeniami wyposażonymi w interfejs radiowy a siecią ethernet. Jest idealnym rozwiązaniem dla zastosowań wymagających dużej prędkości oraz dużej przepustowości. Może pracować z przepustowością 11Mbps, 5,5Mbps, 2Mbps oraz 1Mbps z dynamiczną zmianą tej przepustowości w zależności od warunków pracy. Maksym alny zasięg wynosi 450m w terenie otwartym i 90m w obszarach zamkniętych. Punkt dostępu pracuje na częstotliwości 2,4 ¸ 2,5 GHz przy mocy 100mW.
z
PC Adapter Karta radiowa PCMCIA 802.11b. Służy do podłączenia urządzeń wyposażonych w slot PCMCIA do sieci Spectrum24 High Rate. Łatwa w instalacji i konfiguracji karta umo żliwia bezprzewodowy przesył danych w kanale o wysokiej przepustowości (do 11Mbps) oraz łatwy dostęp do aplikacji i danych sieci ethernet wyposażonej w interfejs radiowy (AP41X1). Wyposażona w standardowe sterowniki ODI i NDIS może pracować w środowisku Windows95/98/NT/2000 a także WindowsCE.
z
Karta radiowa PCI 802.11b. Stanowi interfejs radiowy dla komputerów klasy PC oraz innych urządzeń wyposażonych w złącze PCI. Umieszczona w komputerach stacjonarnych lub kasach rejestrujących zapewnia im bezprzewodową łączność o wysokiej przepustowoś ci. Jest idealnym rozwiązaniem w miejscach gdzie wymagana jest wysoka przepustowość a nie ma fizycznej możliwości instalacji okablowania.
Komponenty sieci radiowej z
Client Bridge Interfejs radiowy. Jest to interfejs pomiędzy urządzeniami wyposażonymi w interfejs ethernet'owy lub szeregowy RS232 a siecią Spectrum24. Pozwala na bezprzewodową komunikacje urządzeń takich jak drukarki, wagi, ekwipunek medyczny, urządzenia fabryczne, czytniki kodów kreskowych, zegarów, kas rejestrujących, i innych urządzeń typu kolektory danych. Specjalna konstrukcja pozwala na wybór rodzaju sieci radiowej, w której urządzenie ma pracować (FHSS lub DSSS), poprzez prostą wymianę karty radiowej. CB1000 ma wbudowany protokół TCP/IP umożliwiający przesył danych szeregowych. Prędkość transmisji szeregowej wynosi do 115200 baud.CB1000 doskonale nadaje się także do podłączenia kilku urządzeń wpiętych do koncentratora typu 10Base-T i innych urządzeń wyposażonych interfejs ethernet'owy. Pamięć FLASH umożliwia łatwą konfigurację i upgrade systemu.
z
Client Bridge - Pomost radiowy między urządzeniami wyposażonymi w port RS232 lub Ethernet, a systemem Spectrum24. CB3021 służy do połączenia drogą radiową z serwerem urządzeń takich jak: drukarki biurowe, wagi sklepowe, sprzęt medyczny, czytniki, kasy rejestrujące i innych wyposażonych w port szeregowy lub Ethernet. CB3021 obsługuje protokół TCP/IP, prędkość przesyłania danych do 15 200 baudów. Zgodny z standardem dla sieci radiowych IEEE 802.11, zasięg do 75 metrów, przepustowość do 2Mb/s.
Alternatywne sieci Home RF W 1999 roku grupa robocza Home RF opracowała kombinację standardów DECT oraz IEEE 802.11, tworząc Shared Wireless Access Protocol (SWAP). Obszary zastosowań: z małe sieci, z dostęp do Internetu dla urządzeń przenośnych Cechy charakterystyczne: z duża szybkość transmisj z Quality of Service (rezerwacja szerokości pasma z niewielka liczba urządzeń końcowych
Alternatywne sieci Home RF System Home RF wysyła informacje w paśmie częstotliwości ISM (2,4 GHz). Podobnie jak IEEE 802.11, także i Home RF korzysta z mechanizmu Frequency Hopping Spread Spectrum; w tym jednak przypadku zmiany częstotliwości nadawania następują znacznie rzadziej - tylko 50 razy na sekundę. Standard Home RF pozwala na uzyskanie strumienia danych o maksymalnej przepustowości 10 Mbit/s. Pakietowa transmisja informacji jest możliwa zarówno w przypadku sieci peer-topeer, jak i za pośrednictwem tzw. punktu kontrolnego (Control Point, CP). W standardzie Home RF punkt ten stanowi odpowiednik Access Pointa występującego w sieci zbudowanej na bazie standardu IEEE 802.11. W ramach jednej sieci można połączyć ze sobą maksymalnie 256 punktów CP. Dla bezpieczeństwa każda sieć ma własny, tajny identyfikator sieciowy (NWID). Dzięki takiemu rozwiązaniu blokowany jest nieautoryzowany dostęp do sieci.
Technika Bluetooth Technika Bluetooth została opracowana przez firmy Ericsson, Nokia, IBM, Intel oraz Toshiba jako substytut sieci IrDA oraz łączności kablowej. W 1998 roku produkt ten - jako nowy jednolity standard - został wprowadzony na rynek. Podstawowa różnica pomiędzy techniką Bluetooth a innymi systemami polega na tym, że ten pierwszy daje możliwość jednoczesnej komunikacji pomiędzy kilkoma urządzeniami. Ponadto nie jest niezbędne, aby urządzenia te znajdowały się wzajemnie w polu widzenia. Tak jak większość innych standardów, również Bluetooth wykorzystuje pasmo ISM o częstotliwości 2,4 GHz. Aby ograniczyć do minimum możliwość powstania zakłóceń, zastosowano tu mechanizm Frequency Hopping. Na jego potrzeby obszar od 2,402 do 2,480 GHz został podzielony na 79 kanałów, między którymi istnieją odstępy 1 MHz. W ciągu jednej sekundy jest dokonywanych 1600 skoków częstotliwości.
Technika Bluetooth W przypadku połączenia asymetrycznego możliwe jest uzyskanie maksymalnej szybkości 721 kbit/s w jednym kierunku oraz 57,6 kbit/s w drugim. Przy transmisji symetrycznej maksymalny strumień danych w każdym kierunku wynosi 432,6 kbit/s. Typowe maksymalne zasięgi działania urządzeń wynoszą 10 metrów, ale dzięki wzmacniaczom daje się je zwiększyć do ok. 100 metrów. Standard Bluetooth umożliwia tworzenie zarówno połączeń point-to-point, jak i point-to-multipoint. Lokalna sieć złożona z minimum dwóch i maksymalnie ośmiu urządzeń Bluetooth jest określana mianem piconetu. Wszyscy użytkownicy takiej instalacji mają jednakowe uprawnienia. Jedno urządzenie może również należeć do kilku sieci piconet. W tym jednak przypadku wybrane urządzenie musi pracować w trybie master, aby dokonywać synchronizacji pozostałych. Ze względu na to, że zasięg i przepustowość sieci Bluetooth są ograniczone, system ten nie stanowi alternatywy dla standardu IEEE 802.11b. Technika ta powinna natomiast odnieść sukces w małych sieciach.
PowerNet USB Wykorzystując technologię PLC możliwe jest spięcie kilku komputerów w sieć lokalną za pomocą domowej instalacji elektrycznej. I tutaj właśnie zastosowanie znajduje PowerNet USB adapter.
PowerNet USB
Urządzenie widziane jest przez system jako karta sieciowa, więc instalacja sterowników odbywa się podobnie jak w przypadku standardowego adaptera sieciowego. Po jego instalacji i konfiguracji ustawień sieciowych wystarczy podłączyć urządzenie do gniazdka elektrycznego oraz uruchomić specjalny program, który "skanuje" sieć energetyczną w poszukiwaniu innych urządzeń tego typu. Sieć stworzona w ten sposób ma jednak ograniczenia. Jednym jest to, że komunikacja między poszczególnymi "skrzyneczkami" możliwa jest tylko przez gniazdka elektryczne podłączone do tej samej fazy. Poza tym komputery mogą się komunikować przez kabel nie dłuższy niż 200 m, co zapewne uniemożliwi połączenie z komputerem sąsiada mieszkającego kilka pięter wyżej. Kolejnym ograniczeniem jest cena, która na razie jest dość wysoka - wynosi bowiem ponad 700 zł. Mimo to PowerNet USB adapter zasługuje na uwagę, bo jest to jedyne obecnie urządzenie pozwalające na połączenie kilku PC-tów w tak łatwy sposób. Oprócz tego użytkownik nie musi się martwić, gdzie i w jaki sposób trzeba położyć nowy kabel, ponieważ może skorzystać z już istniejącego rozwiązania domowej sieci energetycznej.
