Проектирование вычислительной сети для сбора информации от предприятий о потреблении электроэнергии

Функциональные характеристики УСПД RTU-325

(версия прошивки ПО №2.06)

1. Сбор данных со счетчиков

2. Каскадное включение УСПД

3. Расчеты и архивы

4. Поддержка связи с системами верхнего уровня

5. Поддержка единого времени в системе

6. Способы ввода и отображения информации встроенного программного обеспечения

7. Конфигурирование УСПД

8. Диагностика работы УСПД

9. Журнал событий

10. Защита от несанкционированного или ошибочного доступа

Полностью соответствует требованиям НП “АТС".

В базовый комплект поставки УСПД RTU-325 входят:

Энергонезависимая память 512 Mb

Ethernet

Интерфейсы – RS-232 и RS-485

Консоль для конфигурирования

Встроенный пульт управления

Клеммник

Высокопрочный корпус с защитой IP-65 с 3 пломбируемыми отсеками

2 источника питания AC/DC и DC/DC

Лицензионная операционная система QNX и встроенное прикладное ПО

Стандартные конфигурации

RTU-325-E1-512-M3-G

RTU-325-E1-512-M3-B4-G

RTU-325-E1-512-M3-B8-G

RTU-325-E1-512-M11-G

Обозначения:

Ex - число портов Ethernet.512 - объем энергонезависимой памяти в Mb Mx - число полномодемных интерфейсов RS – 232

Bx - число гальваноразвязанных интерфейсов RS-485

G – дисплей

Температурный диапазон до –40°С – по отдельному запросу

Технические характеристики УСПД RTU-325

Информация по технологиям построения сети

Мы должны спроектировать локальную вычислительную сеть (ЛВС) для сбора информации о потребляемой энергии с предприятий. ЛВС – это комплекс оборудования и программного обеспечения, обеспечивающий передачу, хранение и обработку информации.

Топология - схема сети. Наиболее распространены топологии: "шина" - когда все компьютеры соединяются одним кабелем (который, возможно, состоит из последовательно соединенных кусков), и "звезда" - каждый компьютер соединен своим кабелем с "центром звезды" (каким-либо активным сетевым устройством). "Шину" и "звезду" можно комбинировать - например, на предприятии в каждом подразделении компьютеры соединяются "звездой", а между собой подразделения (т.е. центры этих "звезд") соединены "шиной".

"Шина" чаще всего реализуется с помощью коаксиального кабеля, точнее - "тонкого коаксиала". Есть еще и "толстый коаксиал", но он применяется редко. Для использования в ЛВС применяется кабель с волновым сопротивлением 50 Ом; обозначение кабеля, пригодного для ЛВС - RG-58. Максимальная скорость обмена данными в сетях на коаксиале - 10 Мбит/с.

Говоря о топологии "звезда", чаще всего подразумевается сеть на UTP - неэкранированной витой паре. Кабели UTP имеют четыре таких пары в общей диэлектрической оболочке, и по своим свойствам делятся на категории. UTP-кабели 5-й категории позволяют обмениваться данными со скоростью до 100 Мб/с.

В своем расчете я использую топологию звезда. Для топологии звезда помимо кабелей-разъемов и сетевых плат требуется активное сетевое оборудование (концентраторы, коммутаторы), но "звезда" более надежна: если в одном из ее "лучей" нарушается контакт, то из сети выпадает только то устройство (компьютер, сетевой принтер), к которому ведет этот "луч". Правда, если нарушается связь с сервером или единственным в офисе сетевым принтером, это все равно очень неприятно; но локализовать такую неисправность гораздо легче, чем в коаксиальной "шине", где приходится одно за другим проверять все соединения.

По заданию надо построить сеть между предприятиями и ЦДП, между которыми расстояние 8 км, на основе трех технологий: оптоволокно, хDSL-модемы и радиосвязь

В свое время возникла необходимость размещать устройства хранения данных вне корпуса обрабатывающего их компьютера.

Одной из первых таких возможностей представила шина SCSI. Она позволила подключать к одному контроллеру до 15 устройств удаленных на расстояние до 25 м. С ростом скорости обмена информацией по SCSI шине расстояние и тип одновременно используемых на шине устройств уменьшились. Но потребность в высокой скорости и большом расстоянии между устройствами, наоборот, выросла. Тогда на выручку пришли волоконнооптические технологии, уже хорошо зарекомендовавшие себя в локальных и глобальных вычислительных сетях и широко используемые.

Поначалу оптическим кабелем связывали непосредственно контроллер в компьютере с дисковой стойкой, Затем эта идея развилась и трансформировалась сети хранения данных – SAN (Storage Area Network) – к которым стало возможно подключать не только диски, но и другие устройства хранения, например, ленточные и оптические накопители и библиотеки. Применение оптоволокна позволило обойти ограничения, налагаемые электрическим интерфейсом. Так стало возможным увеличить скорость передачи данных сначала до 100 Мбит/с, потом до 1 Гбит/с и сегодня уже есть оборудование, способное работать со скоростью 2 Гбит/с. Расстояние при этом тоже значительно увеличилось – при применении соответствующего оптоволокна и излучателей оно может достигать 200 м, 500 м, 10 км и даже до 100 км без дополнительной ретрансляции сигнала. Еще одним важным моментом стала возможность, в отличие от SCSI, подключать к одной системе хранения более двух управляющих компьютеров. Таким образом стало возможным построение многоузловых кластеров.К тому же, на оптические сигналы не воздействуют электрические помехи и магнитные поля.

Многоузловые кластеры, а также сети данных с несколькими хранилищами, требуют для соединения компонентов между собой концентраторов или коммутаторов. Применение концентратора или коммутатора Fibre Channel зависит от количества компонентов в SAN или кластере, необходимой скорости обмена данными между узлами и других условий. В данном решении предлагается разместить элементы кластера не просто в разных комнатах, но и на разных этажах.

Необходимыми составляющими оптической связи будут являться собственно волоконнооптические кабели, оптоэлектронные преобразователи (GBIC – GigaBit Interface Converter), FC-контроллеры для управляющих компьютеров и FC-концентраторы или FC-коммутаторы в зависимости от условий.

При больших расстояниях (до 10 км) необходимо использовать длинноволновые GBIC-LW и одномодовый оптический кабель диаметром 9 микрон.

Сеть выглядит следующим образом:

DSL расшифровываетсякак Digital Subscriber Line (цифроваяабонентскаялиния). DSL — одна из новейших технологий, позволяющая по обыкновенным медным парам объединять локальные сети, телефонные станции, обеспечивать доступ к удаленным корпоративным сетям, обеспечивать доступ к сети Интернет. Для организации линии DSL используются существующие телефонные линии; данная технология тем и хороша, что не требует прокладки дополнительных телефонных кабелей. Современные технологии DSL дают возможность организации высокоскоростного доступа в Интернет как для обычного пользователя, так и для предприятий и организаций, превращая обычные телефонные кабели в высокоскоростные цифровые каналы. Причем скорость передачи данных зависит только от качества и протяженности линии, соединяющих пользователя и провайдера (от 32 Кб/с до 50 Мб/с).

Исходя из вышеизложенного можно сделать начальный вывод о DSL-технологии: технология DSL позволяет организовывать высокоскоростные каналы на существующих медных линиях, что влечет за собой уменьшение финансовых затрат предприятия или организации для подключения к сети Интернет и объединения удаленных ЛВС.

SDSL (Single Line Digital Subscriber Line — однолинейная цифровая абонентская линия)

SDSL — технология, обеспечивающая симметричную передачу данных со скоростями от 64 Кб/с до 2 Мб/с. В технологии SDSL для организации цифрового канала используется только одна пара проводов, максимальное расстояние передачи ограничено 8 км (диаметр медной жилы 0.5).

ADSL (AsymmetricDigitalSubscriberLine — асимметричная цифровая абонентская линия)

ADSL — технология, обеспечивающая асимметричную передачу данных, то есть скорость передачи данных от сети к пользователю значительно выше, чем скорость передачи данных от пользователя в сеть. ADSL — идеальная технология для организации доступа в сеть Интернет. При организации таких соединений пользователи обычно получают гораздо больший объем информации, чем передают.

HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line — высокоскоростнаяцифроваяабонентскаялиния)

HDSL — симметричная технология передачи данных, то есть скорости передачи в обе стороны равны. Благодаря скорости передачи (1.544 Мб/с по двум парам проводов и 2.048 Мб/с по трем парам проводов) телекоммуникационные компании используют технологию HDSL для организации каналов T1/E1.

Итак, кратко познакомившись с технологией DSL, можно сделать некоторые выводы.

DSL-технология обеспечивает высокую скорость передачи данных. Различные варианты технологий DSL обеспечивают различную скорость передачи данных, но все равно скорость этого оборудования намного выше, чем скорость обычного модема.

DSL-технология — наиболее экономически выгодный вариант для объединения ЛВС, телефонных станций, организации доступа в Интернет и доступа к корпоративным сетям предприятия или организации.

Для построения своей сети по технологии xDSL я воспользовалась существующими телефонными линиями местного телефонного оператора. Часть оборудования надо установить: по одному ADSL-модему на предприятие и исходя из пропускной способности необходимое количество на ЦДП.

Беспроводные сети операторов и корпоративных клиентов создаются для объединения сегментов корпоративных сетей при отсутствии между ними проводных или волоконно-оптических каналов или необходимости их резервирования, а также для беспроводного доступа к сетям общего пользования.

В зависимости от выбранного критерия сеть строится либо на беспроводных сетевых адаптерах с использованием точки доступа в качестве базовой станции, что обеспечивает минимальную стоимость, либо на беспроводных мостах (/маршрутизаторах), что позволяет достичь максимальной производительности.

Сеть на беспроводных адаптерах позволяет подключать по радио к точке доступа базовой станции, как отдельные компьютеры, так и проводные сети, при назначении одного из компьютеров такой сети сервером радиодоступа и оснащении его проводным и беспроводным сетевым адаптером.

Поскольку в подобных сетях практически отсутствуют средства фильтрации широковещательного трафика, их реальная производительность несколько меньше, чем у сетей, построенных на базе беспроводных мостов (/маршрутизаторов). Такие устройства могу использоваться как для создания каналов точка-точка, так и для развертывания масштабных сетей сложной топологии с возможностью многократной ретрансляции сигналов.

Серия Cisco Aironet® 1300 - это серия внешних (outdoor) точек доступа и мостов работающих под стандартом IEEE 802.11g и обеспечивающих высокоскоростной доступ до 54Mbps. Основой Cisco Aironet 1300 является операционная система Cisco IOS®, которая позволяет работать с такими технологиями как Fast Secure Roaming, QoS и VLAN. Универсальная гибкость серии Cisco Aironet 1300 позволяет ей работать как точка доступа, беспроводной мост и беспроводной бридж для рабочих групп.

Access Point (точка доступа)

Серия 1300 специально разрабатывалась на внешнее исполнение, но может также использоваться внутри помещений. Данная серия является идеальным устройством для беспроводных сетей (WLAN), серия Aironet 1300 Wi-Fi сертифицирована и гарантированно будет поддерживать все будущие технологии.

Bridge (мост)

СерияCisco Aironet 1300поддерживаетсоединения point-to-point и point-to-multipoint. Эта серия была создана на замену устаревшей Cisco Aironet 350 Wireless Bridge, в тоже время, обеспечивая полную совместимость с существующими сетями на базе Cisco Aironet 350 Wireless Bridge. В режиме bridge клиент может ассоциироваться на устройстве, таким образом, обеспечивается одновременная работа в режимах bridge и access-point.

Workgroup Bridge (бридж для рабочих групп)

В режиме workgroup bridge серия Cisco Aironet 1300 обеспечивает соединение Ethernet- сети с сетью WLAN. При использовании обычных Ethernet коммутаторов Cisco Aironet 1300 Workgroup Bridge может обеспечить доступ до 255 устройств (МАС-адресов) к точке доступа или к мосту.

Рассматривая технические характеристики серии Cisco Aironet 1300, можно выделить следующие:

 работа на скоростях до 54 Mbps в диапазоне 2.4 GHz

 область покрытия 32 км на 11 Mbps

 максимальная пропускная способность 28 Mbps

 максимальная мощность передачи 100 mW (802.11b) и 30 mW (802.11g)

поддержкатехнологии Fast Secure Layer 2 Roaming для non-root bridges и workgroup bridges

 поддержка технологии QoS (24 VoIP-каналов по соединению point-to-point)

 поддержка до 16 VLAN

 поддержка внешних типов антенн

 расширение дополнительных возможностей (в будущем) благодаря Cisco IOS

 поддержка (в будущем) протоколов AES и технологий стандарта IEEE 802.11i

 поддержка в режиме точки доступа протоколов Wi-Fi Protected Access (WPA)

поддержкапротоколоваутентификацийсерии 802.1X: Cisco Extensible Authentication Protocol (LEAP), Extensible Authentication Protocol Transport Layer Security (EAP TLS), Protected Extensible Authentication Protocol (PEAP), EAP Tunneled TLS (EAP TTLS), EAP Subscriber Identity Module (EAP SIM) и EAP Flexible Authentication via Secure Tunneling (EAP FAST)

 поддержка в режиме мост протоколов аутентификации LEAP по алгоритмам Cisco TKIP и WPA TKIP

 поддержка технологий управления через CiscoWorks Wireless LAN Solution Engine (WLSE), компонента Cisco SWAN

режимыработы:

а) Root access point

б) Root bridge, with client association

в) Non-root bridge without client association

г) Workgroup bridge

поддержкатехнологийработы Hot Standby, Load Balancing, Cisco Fast EtherChannel® и Port Aggregation Protocol (PAgP)

Компонентысерии Cisco Aironet 1300

Outdoor Access Point/Bridge (AIR-BR1310G-x-K9/AIR-BR1310G-x-K9-R)

Сравним все полученные ценовые и качественные характеристики для ЛВС всех 3-х типов:

Наиболее надежной и качественной является оптоволоконная связь. Она не зависит ни от каких факторов. Пропускная способность у нее максимальная из всех трех видов. Но в тоже время связь на основе оптоволокна является наиболее дорогостоящей. Также сюда добавляется еще стоимость прокладки кабеля.

ADSL-технология является наименее дорогостоящей, но по пропускной способности значительно уступает оптоволокну. Тем более модемная связь зависит от многих факторов и от качества предоставляемых услуг оператором.

Радиосвязь достаточно дорогая. Но в то же время пропускная способность чуть выше, чем у ADSL. Но качество у радиосвязи плохое. Радиосвязь зависит также от погоды.

Выгоднее всего, я думаю, использовать ADSL – связь. Во-первых, по пропускной способности она не так сильно уступает радиосвязи. По цене немного дешевле и качество лучше.