1.3 Цели проектирования сети

Цель проектирования вычислительных сетей состоит в том, чтобы на основании характеристик функционирующего объекта выбрать состав технических устройств, средств связи, информационное и программное обеспечение, структуру и организацию вычислительной сети, которые выполняли бы основные требования к качеству информационного обеспечения при заданных ограничениях на затраты.

1.4 Используемые технологии при построении компьютерной сети

Топология - это конфигурация сети, способ соединения элементов сети (то есть компьютеров) друг с другом. Чаще всего встречаются три способа объединения компьютеров в локальную сеть: "звезда", "общая шина" и "кольцо".

Соединение типа "звезда". Каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству. При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с топологией "звезда", при этом конфигурация сети получается разветвленной.

Достоинства: При соединении типа "звезда" легко искать неисправность в сети.

Недостатки: Соединение не всегда надежно, поскольку выход из строя центрального узла может привести к остановке сети.

Соединение "общая шина". Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю; этот кабель используется совместно всеми рабочими станциями по очереди. При таком типе соединения все сообщения, посылаемые каждым отдельным компьютером, принимаются всеми остальными компьютерами в сети.

Достоинства: в топологии "общая шина" выход из строя отдельных компьютеров не приводит всю сеть к остановке.

Недостатки: несколько труднее найти неисправность в кабеле и при обрыве кабеля (единого для всей сети) нарушается работа всей сети.

Соединение типа "кольцо". Данные передаются от одного компьютера к другому; при этом если один компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, то он передает их дальше (по кольцу).

Достоинства: балансировка нагрузки, возможность и удобство прокладки кабеля.

Недостатки: физические ограничения на общую протяженность сети.

От схемы зависит состав оборудования и программного обеспечения. Топологию выбирают, исходя из потребностей предприятия. Если предприятие занимает многоэтажное здание, то в нем может быть применена схема "снежинка", в которой имеются файловые серверы для разных рабочих групп и один центральный сервер для всего предприятия.

Исследуемая аудитория Б209 предназначена для проведения лекционных и практических занятий по ПЭВМ. Так же в подсобном помещении располагается аппаратная комната. Вследствие этого был рассмотрены следующие пункты и правила. А так же необходимой нормативной документации:

Охрана труда - система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Научно-технический прогресс внес серьезные изменения в условия производственной деятельности работников умственного труда. Их труд стал более интенсивным, напряженным, требующим значительных затрат умственной, эмоциональной и физической энергии. Это потребовало комплексного решения проблем эргономики, гигиены и организации труда, регламентации режимов труда и отдыха.

Охрана здоровья трудящихся, обеспечение безопасности условий труда, ликвидация профессиональных заболеваний и производственного травматизма составляет одну из главных забот человеческого общества. Обращается внимание на необходимость широкого применения прогрессивных форм научной организации труда, сведения к минимуму ручного, малоквалифицированного труда, создания обстановки, исключающей профессиональные заболевания и производственный травматизм. Рабочее место - это часть пространства, в котором пользователь осуществляет трудовую деятельность, и проводит часть рабочего времени. Рабочее место, хорошо приспособленное к трудовой деятельности, правильно и целесообразно организованное, в отношении пространства, формы, размера обеспечивает удобное положение при работе и высокое выполнение работ при наименьшем физическом и психическом напряжении.

Согласно ГОСТ 12.2.032-78 конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов должно соответствовать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Большое значение имеет также характер работы. В частности, при организации рабочего места программиста должны быть соблюдены следующие основные условия:

оптимальное размещение оборудования, входящего в состав рабочего места;

достаточное рабочее пространство, позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения;

необходимо естественное и искусственное освещение для выполнения поставленных задач;

уровень акустического шума не должен превышать допустимого значения.

Главными элементами рабочего места пользователя является компьютер, стол и стул. Основным рабочим положением является положение сидя. Рабочее место для выполнения работ в положении сидя организуется в соответствии с ГОСТ 12.2.032-78.

Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление. Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок и постоянство размещения предметов. То, что требуется для выполнения работ чаще, расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства.

При проектировании письменного стола следует учитывать следующее:

высота стола должна быть выбрана с учетом возможности сидеть свободно, в удобной позе, при необходимости опираясь на подлокотники;

нижняя часть стола должна быть сконструирована так, чтобы пользователь мог удобно сидеть, не был вынужден поджимать ноги;

поверхность стола должна обладать свойствами, исключающими появление бликов в поле зрения пользователя;

Важным элементом рабочего места программиста является стул. Оно выполняется в соответствии с ГОСТ 21.889-76. При проектировании стула исходят из того, что при любом рабочем положении пользователя его поза должна быть физиологически правильно обоснованной, т.е. положение частей тела должно быть оптимальным. Для удовлетворения требований физиологии, вытекающих из анализа положения тела человека, в положении сидя, конструкция рабочего сидения должна удовлетворять следующим основным требованиям:

допускать возможность изменения положения тела, т.е. обеспечивать свободное перемещение корпуса и конечностей тела друг относительно друга;

Создание благоприятных условий труда и правильное эстетическое оформление компьютерного стола, как для облегчения труда, так и для повышения его привлекательности, положительно влияющей на производительность труда. Окраска помещений и мебели должна способствовать созданию благоприятных условий для зрительного восприятия, хорошего настроения. В учебных учреждениях, в которых выполняется однообразная умственная работа, требующая значительного нервного напряжения и большого сосредоточения, окраска должна быть спокойных тонов - малонасыщенные оттенки холодного зеленого или голубого цвета.

При разработке оптимальных условий труда пользователя необходимо учитывать освещенность, шум и микроклимат.

Рациональное освещение рабочего места является одним из важнейших факторов, влияющих на эффективность трудовой деятельности человека, предупреждающих травматизм и профессиональные заболевания. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность. Освещение на рабочем месте пользователя должно быть таким, чтобы работник мог без напряжения зрения выполнять свою работу. Утомляемость органов зрения зависит от ряда причин:

- недостаточность освещенности;

- чрезмерная освещенность;

- неправильное направление света.

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности.

Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности.

Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения. Процесс работы в таких условиях, когда естественное освещение недостаточно или отсутствует. Исходя из этого, рассчитаем параметры искусственного освещения.

Искусственное освещение выполняется посредством электрических источников света двух видов: ламп накаливания и люминесцентных ламп. Будем использовать люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют существенные преимущества:

по спектральному составу света они близки к дневному, естественному освещению;

обладают более высоким КПД (в 1.5-2 раза выше, чем КПД ламп накаливания);

обладают повышенной светоотдачей (в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания);

более длительный срок службы.

Усталость органов зрения зависит от степени напряжённости процессов, сопровождающих зрительное восприятие.

Основная задача освещения в учебных помещениях состоит в обеспечении оптимальных условий для видения. Эта задача решается выбором наиболее рациональной системы освещения и источников света.

Параметры микроклимата могут меняться в широких пределах, в то время как необходимым условием жизнедеятельности человека является поддержание постоянства температуры тела благодаря свойству терморегуляции, т.е. способности организма регулировать отдачу тепла в окружающую среду.

Основной принцип нормирования микроклимата - создание оптимальных условий для теплообмена тела человека с окружающей средой. В санитарных нормах установлены величины параметров микроклимата, создающие комфортные условия. Эти нормы устанавливаются в зависимости от времени года, характера трудового процесса и характера производственного помещения (значительные или незначительные тепловыделения).

В настоящее время для обеспечения комфортных условий используются как организационные методы, так и технические средства. К числу организационных относятся: рациональная организация проведения работ в зависимости от времени года и суток, а также организация правильного чередования труда и отдыха. Установлено, что шум ухудшает условия труда, оказывая вредное воздействие на организм человека. При длительном воздействии шума на человека происходят нежелательные явления: снижается острота зрения, слуха, повышается кровяное давление, понижается внимание. Сильный продолжительный шум может стать причиной функциональных изменений сердечно - сосудистой и нервной систем.

Согласно ГОСТ 12.1.003-88 ("Шум. Общие требования безопасности") характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются среднеквадратичные уровни давлений в октавных полосах частот со среднегеометрическими стандартными частотами: 71, 61, 54, 49, 45, 42, 40, 38 дБ. Эта совокупность восьми нормативных уровней звукового давления называется предельным спектром.

Строительно-акустические методы защиты от шума предусмотрены строительными нормами и правилами, это:

звукоизоляция ограждающих конструкции, уплотнение по периметру притворов окон и дверей;

звукопоглощающие конструкции и экраны;

глушители шума, звукопоглощающие облицовки.

На рабочем месте источниками шума, как правило, являются технические средства - компьютер, принтер, вентиляционное оборудование, а также внешний шум. Они издают довольно незначительный шум, поэтому в помещении достаточно использовать звукопоглощение. Уменьшение шума, проникающего в помещение извне, достигается уплотнением по периметру притворов окон и дверей. Под звукопоглощением понимают свойство акустически обработанных поверхностей уменьшать интенсивность отраженных ими волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую. Звукопоглощение является достаточно эффективным мероприятием по уменьшению шума. Наиболее выраженными звукопоглощающими свойствами обладают волокнисто-пористые материалы: фибролитовые плиты, стекловолокно, минеральная вата, полиуретановый поропласт, пористый поливинилхлорид и др. К звукопоглощающим материалам относятся лишь те, коэффициент звукопоглощения которых не ниже 0.2.

Звукопоглощающие облицовки из указанных материалов (например, маты из супертонкого стекловолокна с оболочкой из стеклоткани нужно разместить на потолке и верхних частях стен). Максимальное звукопоглощение будет достигнуто при облицовке не менее 60% общей площади ограждающих поверхностей помещения.

Системы отопления и системы кондиционирования следует устанавливать так, чтобы ни теплый, ни холодный воздух не направлялся на людей. На производстве рекомендуется создавать динамический климат с определенными перепадами показателей. Температура воздуха у поверхности пола и на уровне головы не должна отличаться более, чем на 5 градусов. Основным параметром, определяющим характеристики вентиляционной системы, является кратность обмена, т.е. сколько раз в час сменится воздух в помещении.

Кабинет информатики должен быть выполнен как психологически, гигиенически, так и эргономически комфортно, чтобы в максимальной степени содействовать успешному преподаванию, умственному развитию и формированию информационной культуры учащихся, приобретению ими прочных знаний по информатике и основам наук при полном обеспечении требований к охране здоровья и безопасности труда учителя и учащихся.

В кабинете информатики должно быть обеспечено информационное взаимодействие между учащимися и учителем, необходимое для осуществления современного учебно-воспитательного процесса. 

Число рабочих мест для учащихся в кабинете информатики может быть 9, 12, или 15 в зависимости от наполняемости классов. Для проведения практических занятий на компьютерах рекомендуется организовывать индивидуальную, групповую и коллективную работу.

Рабочее место учителя должно располагаться на подиуме. Оно оборудуется столом, оснащенным аппаратурой и двумя тумбами для принтера и графопроектора.

К учительскому столу должно быть подведено электропитание для подключения компьютера, принтера и графопроектора.

В процессе занятия подключение электропитания к рабочим местам учащихся и его выключение производит преподаватель и отмечает это в журнале использования кабинета информатики на каждом занятии.

Рабочие места учащихся, оснащенные компьютером, и организация их оборудования должны соответствовать гигиеническим требованиям Санитарных правил и норм. Кабинет информатики оборудуется одноместными столами, предназначенными для работы на компьютере со всеми необходимыми периферийными устройствами. К столам подводится электропитание и кабель локальной сети. Столы оборудуются в соответствии с требованиями безопасности и крепятся к полу. Общая электрическая схема питания для кабинета информатики включается в сопроводительную документацию, поставляемую с комплектом электрооборудования для компьютера. Все компьютеры следует заземлять.

Конструкция одноместного стола для работы с компьютером должна предусматривать:

- Две раздельные поверхности: первая – горизонтальная для размещения компьютера с плавной регулировкой по высоте в пределах 520-760 мм и вторая – для клавиатуры с плавной регулировкой по высоте и углу наклона от 0 до 15 градусов с надежной фиксацией в оптимальном рабочем положении (12-15 градусов), что способствует поддерживанию правильной рабочей позы учащихся без резкого наклона головы вперед;

- Ширину поверхности для компьютера и клавиатуры не менее 750 мм, а при наличии принтера – 1200 мм;

- Глубину каждой из указанных поверхностей стола – не менее 550 мм;

- Опору поверхностей стола на стояк, расположенный в центре; в стояке должны проходить провода электропитания и кабель локальной сети с обеспечением необходимых требований по электробезопасности, а основание стола необходимо оснастить подставкой для ног;

- Отсутствие ящиков.

Высота края стола, обращенного к работающему за компьютером, а также стула должна приниматься в соответствии с ростом учащегося в обуви .

Ширина и глубина пространства для ног под столом определяется конструкцией стола. Допускается ситуация, при которой стол опирается не на стояк, а не ножки, но при строгом соблюдении его соответствия ростовым особенностям учащихся в обуви.

При невозможности укомплектования учебного помещения столами с регулировкой поверхностей по высоте для различных ростовых групп учащихся, высота поверхности стола над уровнем пола для клавиатуры должна составлять 725 мм. При отсутствии стола с опорой на стояк и регулировкой поверхностей по высоте для работы с компьютером можно временно допустить:

- расположение клавиатуры на ученическом столе, а монитора – на подставке или подвеску его на кронштейне за ученическим столом;

- расположение на двух ученических столах, составленных вместе: на одном – монитор, на другом – клавиатура.

Поверхности стола должны иметь цвет натуральной древесины. Допускаются бледно-голубой, бледно-зеленый или бледно-серый цвета. Поверхности стола должны быть матовыми.

Сиденья и спинки стульев должны быть полумягкими, покрытыми воздухопроницаемым, не электризующимся и не скользящим материалом, легко поддающимся очистке от загрязнения. Основные размеры стула в зависимости от ростовых особенностей учащихся.

Наличие столов и стульев в соответствии с ростовыми особенностями учащихся способствует обеспечению правильной посадки и предупреждению отклонений со стороны костно-мышечной системы.

Расстановка рабочих мест учащихся в кабинете информатики должна обеспечить электробезопасность и безопасность от электромагнитных излучений, свободный доступ учащихся и педагога во время урока к каждому рабочему месту.

В прямоугольном помещении класса рабочие места учащихся располагаются вдоль продольных стен (у окна и напротив). Расстояние между стеной, противоположной оконным проемам, и столами должно быть в пределах 5-10 см, а между стеной с окнами и столами – не менее 20 см. Столы устанавливаются под прямым углом к поверхности стен таким образом, чтобы расстояние между боковыми поверхностями мониторов было не менее 1,2 м.

В квадратном помещении класса рабочие места учащихся располагаются по периметру, при этом расстояние между двумя соседними столами, расположенными в углах, должно быть не менее 2 м, как и при наличии рядной расстановки рабочих мест.

Работа за компьютером при указанной выше расстановке рабочих мест должна осуществляться при искусственном освещении и зашторенных окнах, что позволяет обеспечить на рабочих местах постоянный уровень освещенности.

Дополнительно кабинет информатики оборудуется двухместными ученическими столами в соответствии с количеством рабочих мест учащихся при работе на компьютере. Ученические столы располагаются в центре и предназначены для проведения теоретических занятий, индивидуальной, групповой работы, не требующей использования компьютера, или для выполнения контрольных работ.

Очень важно, чтобы помещения отвечало необходимым гигиеническим требованиям, соблюдение которых способствовало бы сохранению здоровья. Помещение с компьютерами не должно располагаться в подвале и цокольных этажах, но может находиться на любом другом этаже здания.

Площадь на одно рабочее место в помещении должна быть не менее 6 кв.м, объем – 24 куб.м при высоте не менее 4 м. При меньшей высоте помещения, рекомендуется увеличить площадь, приходящуюся на одно рабочее место.

Поверхность пола должна быть ровной, без выбоин, не скользкой, удобной для очистки и влажной уборки, обладать антисептическими свойствами.

В учебном помещении при кабинете информатики должна быть лаборантская площадью не менее 18 кв.м с двумя входами: в учебное помещение и на лестничную площадку или в рекреацию.

При входе в класс должны быть установлены шкафы с полками для хранения портфелей и сумок. Шкафы могут быть встроенными или пристенными.

Ориентация оконных проемов должна быть на север или северо-восток. Основной поток естественного света должен быть слева, допускается справа. Не допускается направление основного освещения спереди и сзади.

В качестве источников света рекомендуется использовать люминесцентные лампы мощность 40 Вт, 58 Вт или энергоэкономичные мощностью 36 Вт типа ЛБ, ЛХБ как наиболее эффективные и приемлемые с точки зрения спектрального состава.

Работа на компьютере приводит к снижению концентрации кислорода, повышению содержания озона, концентрации которого могут превышать предельно допустимые значения. Нарушается ионный состав воздуха, что приводит к ухудшению самочувствия людей, появление головной боли, снижению работоспособности и пр.

При наличии учащихся в классе, воздух загрязняется антропогенными веществами органической природы и углекислым газом. Поэтому в помещениях рекомендуется иметь приточно-вытяжную вентиляцию, обеспечивающую оптимальный температурно-влажностный режим для всех климатических зон.

Кондиционеры не должны создавать шум, превышающий нормируемые значения. Устанавливать кондиционеры следует в верхней части окон. Во время работы кондиционеров, двери в помещении должны быть закрыты. При отсутствии приточно-вытяжной вентиляции и кондиционеров, необходимо организовывать проветривание на каждой перемене и в любую погоду. Если позволяют погодные условия, то занятия можно проводить при открытых окнах.

Рабочее или учебное помещение должно быть изолировано от помещений, в которых создаются повышенные уровни шума и вибрации, а также располагаться вдали от уличных магистралей и улиц с большим транспортным движением. Уровень шума при неработающем компьютере не должен превышать 40 дБА, а при работе систем воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха – 35 дБА.

К основным рекомендациям и требованиям к аппаратной можно отнести следующее:

Помещение аппаратной не должно быть проходным. Желательно, чтобы оно не имело окон и не примыкало вплотную к внешним стенам здания. Если же в техническом помещении предусмотрены окна, то п.3.4 СН 512-78 рекомендует располагать аппаратную на северной или северо-восточной стороне здания. Крайне нежелательно размещать аппаратную рядом с теми внутренними конструкциями здания, которые ограничивают ее возможное расширение в будущем: лифтовые шахты, лестничные марши, вентиляционные камеры и т.д.

Согласно п.4.2 ППБ 01-93 запрещается располагать аппаратную рядом с помещениями для хранения пожароопасных или агрессивных химических материалов. Не рекомендуется выделять помещение для аппаратной на верхних этажах здания, т.к. они наиболее подвержены повреждениям в случае пожара и могут заливаться при протечках крыши. Согласно п. 17.6 РД 45.120-2000 не допускается размещение аппаратной под помещениями, связанными с потреблением воды (туалеты, душевые, столовые, буфеты и т.д.). При размещении аппаратной в подвале, необходимы дополнительная гидроизоляция и тщательный выбор трасс прокладки трубопроводов. Через аппаратную не должны прокладываться транзитом трубопроводы инженерных систем здания. Инструкция СН 512-78 предъявляет более жесткие требования и не допускает размещения аппаратных в подвалах зданий. Запрещается располагать аппаратную в помещении, смежном с помещением производств с мокрыми технологическими процессами.

Предпочтительно размещать аппаратную недалеко от грузовых или грузопассажирских лифтов, используемых для транспортировки тяжелого оборудования, например ИБП. В тоже время, следует избегать близкого размещения мощных источников электрических и магнитных полей, а также оборудования, которое может вызвать повышенную вибрацию.

Многие источники рекомендуют располагать аппаратную в геометрическом центре здания хотя бы потому, что это позволяет существенно сэкономить на прокладке кабеля.

Минимальный допустимый размер аппаратной - 14 квадратных метров.

Размеры аппаратной должны отвечать требованиям к располагаемому в ней оборудованию или (при отсутствии данных) составлять 0,07 квадратных метра на каждые 10 квадратных метров площади обслуживаемых рабочих мест.

В зданиях с низкой плотностью рабочих мест площадь аппаратной должна составлять не менее 37 квадратных метров – на не более 400 рабочих мест, не менее 74 квадратных метров - на не более 800 рабочих мест и не менее 111 квадратных метров - на не более 1200 рабочих мест.

Минимальная высота потолка аппаратной должна составлять 2,44 м.

Пол, согласно п.17.20 РД 45.120-2000, должен быть ровным и иметь антистатическое покрытие с сопротивлением 10⁶ Ом, обеспечивающее стекание и отвод статического электричества. Настил пола осуществляется на несгораемое основание. Покрытие должно позволять выполнять очитку пылесосом и влажную уборку.

Система кондиционирования должна обеспечивать поддержку температуры в диапазоне от 18 до 24 градусов по Цельсию при измерениях на высоте 1,5 метра от уровня пола. Согласно СН 512-78 – от 17 до 24 градусов по Цельсию. Относительная влажность воздуха должна поддерживаться в диапазоне от 30 до 55 процентов при измерениях на высоте 1,5 метра от уровня пола. Скорость изменения влажности воздуха ограничивается величиной 6% в час. Конденсация влаги должна быть исключена при любых условиях. Рекомендуется размещать датчики на высоте 1,5 метра от уровня пола.

Рекомендуется использовать для освещения аппаратной лампы накаливания или галогенные лампы, поскольку люминесцентные лампы излучают электромагнитные помехи. При использовании люминесцентных ламп рекомендуется помещать их в экранирующую сетку, а между лампой и силовым щитком прокладывать экранированный кабель и устанавливать фильтр.

Аппаратная должна быть соединена с главным электродом системы заземления здания кондуитом размером 1+1/2" (38,1 мм). Непрерывные сегменты кондуита не должны превышать по длине 30 метров или содержать более двух изгибов с углом в 90° без применения протяжных боксов соответствующего размера.