PROJEKTOWANIE I BUDOWA

PROJEKTOWANIE I BUDOWA

SIECI KOMPUTEROWYCH

SIECI KOMPUTEROWYCH

Wykład III dla studentów

„Informatyki stosowanej”

sem. VII

Specjalizacja SIECI

Prowadzący:

Prof. dr hab. inż. Jerzy Lipski

e-mail [e-mail]

Alternatywne rozwiązania sieci

Alternatywne rozwiązania sieci

komputerowych

komputerowych

z

Sieci światłowodowe;

z

Sieci bezprzewodowe

- sieci radiowe;

- sieci z łączami optycznymi;

z

Sieci kablowe wykorzystujące inne

okablowania obiektów;

Sieci światłowodowe

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

Charakterystyka sieci

światłowodowych

światłowodowych

z

Zasięg do 3,5 km bez używania

wtórników;

z

Duża niezawodność;

z

Całkowite bezpieczeństwo przesyłanych

danych;

Zastosowanie sieci

Zastosowanie sieci

światłowodowych

światłowodowych

z

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;

Praktyczna realizacja sieci

Praktyczna realizacja sieci

światłowodowych

światłowodowych

z

Komponenty sieci światłowodowych i ich

cena;

z

Zasady montażu sieci światłowodowych;

System

System

Volition

Volition

firmy 3M

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

System

Volition

Volition

firmy 3M

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

Kable światłowodowe w systemie

Volition

Volition

z

Oferta systemu Volition obejmuje

kable wielomodowe 50/125 µm,

62,5/125 µm oraz jednomodowe

9/125 µm.

z

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

Kable światłowodowe w systemie

Volition

Volition

Dane techniczne kabli

Dane techniczne kabli

dystrybucyjnych

dystrybucyjnych

Dane techniczne kabli

Dane techniczne kabli

szkieletowych

szkieletowych

System

System

Volition

Volition

firmy 3M

firmy 3M

z

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.

z

Elementy światłowodowego okablowania strukturalnego Volition przeszły z

wynikiem pozytywnym badania homologacyjne Instytutu Łączności w

Warszawie (nr akt: BOKDiA Đ 255/2000).

z

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.

z

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.

z

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

System

Volition

Volition

firmy 3M

firmy 3M

Bezprzewodowe sieci danych

Bezprzewodowe sieci danych

–

–

obszary zastosowań

obszary zastosowań

z

Sale konferencyjne;

z

Budynki (kampusy);

z

Miasta (regiony);

z

Kontynenty;

z

Sieci długodystansowe

Paramety

Paramety

sieci radiowej zgodnej

sieci radiowej zgodnej

ze standardem IEEE 802.11 HR

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

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

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

Alternatywne sieci

Home

Home

RF

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

Alternatywne sieci

Home

Home

RF

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-to-

peer, 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

Technika

Bluetooth

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

Technika

Bluetooth

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

PowerNet

USB

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

PowerNet

USB

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.