Проблемы беспроводных сетевых технологий освещаются довольно регулярно, но, как правило, в контексте "затыкания брешей". На этот раз мы расскажем о масштабном беспроводном решении.
В ДВУХ СЛОВАХ: НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК АРМЕНИИ
Беспроводные сетевые технологии прочно обосновались на одной шестой части суши. Причина всем хорошо известна - плачевное в целом состояние телекоммуникационной инфраструктуры. Иногда до нужного места не дотянута "нитка", в иных же случаях даже там, где материальная база позволяет развивать местные телекоммуникации, особенности рельефа (реки, горы и т. д.) вносят свои коррективы. Ликвидируются такие "белые пятна" на картах именно при помощи беспроводной аппаратуры. Однако найти пример масштабного использования беспроводных технологий не так-то просто, поскольку реализация данных решений упирается в ряд вопросов экономического и юридического характера. Но, несмотря на всю экзотичность (отчасти кажущуюся) таких проектов, они представляют несомненный интерес, и в этом выпуске рубрики "Поучительный пример" мы познакомим вас с одним из них.
ПРЕОДОЛЕВАЯ ТРУДНОСТИ
Читая во вступлении о проблемах с телекоммуникациями, вы скорее всего представляли себе удаленный регион, где и обычный телефон - это предмет роскоши. Но речь пойдет не о глубинке, а о столичном городе. Город этот - Ереван. Не составит особого труда оживить в памяти телевизионные репортажи двух-, трехлетней давности: квартиры, освещаемые свечами, застывший общественный транспорт, - Армения в то время переживала экономическую и информационную блокаду. Не касаясь причин сложившейся в республике ситуации, мы перейдем сразу к ее последствиям (сказывающимся, как известно, до сих пор). Естественно, в первую очередь, как это всегда бывает при кризисных ситуациях, пострадала наука.
Проблема выживания науки - это не только вопрос обеспечения достаточного или хотя бы минимального финансирования (необходимое условие существования отдельных научных учреждений и их сотрудников). Для сохранения национальной науки в целом ученые должны иметь возможность свободно обмениваться знаниями, в том числе между различными отраслями науки. Обеспечить это условие и взялась Национальная академия наук Армении. Координация совместных разработок, объединение информационных ресурсов институтов академии - все это возможно только при наличии единого информационного пространства, созданием которого ей пришлось заняться.
Несмотря на всю тяжесть экономической ситуации в республике, техническая база научных учреждений развивалась, и в институтах начали функционировать локальные сети, обеспечивающие нормальную работу на современном уровне. Оставалось только объединить эти сети между собой, но... блокада не прошла даром: характерный для столичного города рынок телекоммуникаций в Ереване отсутствовал и единственной развитой средой передачи данных была городская телефонная сеть. Вариант объединения локальных сетей при помощи телефонных линий оказался абсолютно неприемлем: качество связи всем нам хорошо знакомо на своем собственном опыте. Другая же причина напрямую связана с первой - я имею в виду крайнюю ненадежность связи (большая вероятность перебоев в работе). Выбор беспроводной среды передачи данных был, таким образом, фактически предопределен.
НАУЧНАЯ СЕТЬ
Хотя беспроводные технологии предназначены для преодоления неблагоприятных местных условий, они имеют свои известные ограничения как физического, так и организационного толка. Физические ограничения связаны с условиями прохождения радиосигнала: метеоусловия и наличие объектов, порождающих радиотень. С этой точки зрения, расположение Еревана в предгорьях оказалось очень выгодным, поскольку фатально неблагоприятная для радиосвязи погода здесь случается крайне редко. Повезло также с привязкой зданий институтов НАН Армении к рельефу местности - почти все они находятся на возвышениях, фактически над остальным городом, а значит, в зоне прямой радиовидимости друг от друга. Юридические проблемы лицензирования частот были также решены без особых проблем. Здесь решающую роль сыграло то, что лицензия требовалась именно Академии, хотя есть и еще одна причина - Армения, как известно, небольшое государство, и бюрократическая машина там все-таки меньше, чем в России (хотя советские традиции быстро не умирают). Удалось также найти источник финансирования - созданный при правительстве республики фонд "Армения". Таким образом, ничто не препятствовало реализации проекта, выполненного компанией Hylink (hymos@aha.ru), имеющей статус представителя производителя беспроводного сетевого оборудования - Cylink.
Научная сеть содержит четыре беспроводных сегмента, объединяющих локальные сети практически всех высших учебных заведений и научно-исследовательских институтов системы НАН республики Армения в Ереване, а также Астрофизическую обсерваторию в пос. Бюракан (на расстоянии 30 км от Еревана) и Институт микробиологии в г. Абовян (25 км от Бюракана). Всего же Научная сеть связывает информационные ресурсы 25 научных учреждений (на Рисунке показаны основные узлы сети).
(1x1)
Схема Научной сети. Полностью беспроводное объединение сетей (если не считать соединений между некоторыми маршрутизаторами).
Во всех узлах беспроводных сегментов стоят беспроводные маршрутизаторы Cylink DataMetro (преимущественно модель 640; в некоторых случаях - модель 320). В приемо-передающей части устройств использована техника шумоподобного сигнала (direct sequence spread spectrum technology, 32 bits), что позволяет обеспечить в диапазонах частот 902-928 или 2400-2485 MГц надежную связь, защищенную от помех и интерференции, - таким образом, маршрутизаторы DataMetro удобны для применения в зашумленных городских условиях. Cylink DataMetro подключаются к стандартному параллельному порту ПК и видны в системе как аналог сетевой платы Ethernet. DataMetro работают с протоколами IP и IPX и обеспечивают маршрутизацию между теоретически неограниченным количеством интерфейсов (как проводных, так и беспроводных); на практике число интерфейсов ограничивается аппаратными ресурсами станции, обеспечивающей маршрутизацию.
DataMetro позволяют создавать многоточечные беспроводные сегменты; один беспроводный сегмент обеспечивает подключение до 127 удаленных узлов, каждый из которых может быть конфигурирован как удаленный пользователь либо как сервер удаленного доступа к проводной или беспроводной сетям. DataMetro поддерживают следующие топологии: "равный с равным" (mesh), "звезда" (star) и "точкa-точка" (Point-to-Point). Топология "равный с равным", использующая всенаправленные антенны, обеспечивает связь при расстояниях между узлами до 10 км. Топология "звезда", с помощью направленных антенн на удаленных станциях, обеспечивает надежную связь между базовой и удаленными станциями на расстоянии до 25 км. В этом случае максимальная дистанция между удаленными узлами может достигать 50 км. Для топологии "точка-точка" при применении направленных антенн максимальное расстояние беспроводной связи превышает 50 км.
Основной топологией Научной сети является "звезда". В сети имеются два сегмента типа "звезда" c центрами в Научно-исследовательском институте радиофизических измерений (НИИРИ) и Президиуме Национальной академии наук Армении (Президиум НАН РА). Третий и четвертый сегменты подключают Бюраканскую астрофизическую обсерваторию и Институт микробиологии, используя топологию "точка-точка". Подключение Научной сети к международной сети Internet осуществляется через Ереванский физический институт (ЕрФИ) и местного провайдера "Инфоком" по спутниковой связи (с использованием "традиционных" маршрутизаторов Сisco серии 2500).
В узле НИИРИ производится маршрутизация пакетов через три интерфейса, два из которых проводные, а в Институте информатики и проблем автоматизации и Бюраканской астрофизической обсерватории беспроводными являются два интерфейса из трех. Объединение двух основных беспроводных сегментов осуществляется в узле Президиума НАН по сети Ethernet: в здании Президиума находятся два устройства DataMetro, одно из которых представляет собой интерфейс удаленной станции, принимающей данные от центра в НИИРИ, а другое соответственно является центром второго беспроводного сегмента. В целях лучшей защиты от помех в граничащих друг с другом беспроводных сегментах используют разные полосы частот.
НАПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЯ ПРОЕКТА
Возможно, кто-то уже сделал в уме следующие подсчеты: если 25 учреждений умножить на среднее количество рабочих мест, то даже при самых умеренных оценках все равно получится слишком много для магистрали, имеющей пропускную способность меньшую, чем в подключенных к ней локальных сетях. Понятно, что беспроводные линии в общем случае не могут использоваться в качестве магистральных, но Научная сеть - это не корпоративная сеть в привычном понимании этого свойства.
Локальные сети научных учреждений функционируют практически полностью независимо друг от друга, хотя бы в силу того, что это все-таки разные организации. При наличии совместных разработок два института, к примеру, могут договориться между собой о правах доступа отдельных пользователей в свои локальные сети, но в целом трафик действительно локализован. Разумеется, существуют также единые информационные ресурсы, находящиеся в ведении Президиума НАН. Доступ к этим ресурсам регулируется советом Научной сети, а повседневная потребность сотрудников в них все-таки невелика. Примером общего ресурса может служить сервер Web НАН Армении (http://www.sci.am), содержащий как информацию, касающуюся Академии в целом, так и страницы отдельных институтов. Просмотр сервера или его удаленное обновление практически не влияют на загрузку трафика.
Даже в сочетании с трафиком Internet (можно присовокупить к нему и электронную почту) нагрузка на беспроводные линии оказывается вполне приемлемой при ограничениях пропускной способности в 2 Мбит/с - "запас прочности" беспроводных участков Научной сети еще не исчерпан.
Впрочем, по словам вице-президента НАН Армении Юрия Гайковича Шукуряна, в компетенции которого находятся вопросы руководства работой Научной сети, такая проблема скорее всего никогда не возникнет, поскольку тяжелые (чрезвычайно тяжелые, скажем так) для Армении времена заканчиваются, и телекоммуникационный бизнес в Ереване начинает активно развиваться. В планы НАН включены постепенный переход на волоконно-оптические линии, что, кстати, не означает полного отказа от беспроводных технологий. Во-первых, переход, как уже сказано, займет некоторое время. Во-вторых, остаются два удаленных учреждения, связь с которыми еще очень долго нельзя будет организовать другим способом. Кроме того, планируется расширение сети, а как еще быстро подключить к ней новые организации (всего их в структуре НАН Армении 42), в том числе находящиеся за пределами Еревана, если не при помощи беспроводного оборудования?
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При наличии приемлемых (по качеству) линий связи альтернативное использование исключительно беспроводных технологий для построения распределенных сетей будет с экономических позиций довольно-таки неэффективным решением. Не стоит забывать также про известные юридические ограничения (метеорологические проблемы на их фоне могут носить и второстепенный характер). Тем не менее проект Научной сети, несомненно, интересен с профессиональной точки зрения, поскольку дает возможность убедиться в актуальности подобных решений, а также доказывает, что они вполне реализуемы на практике. А так как на одной шестой части суши можно найти любое сочетание обстоятельств и ситуаций, стоит отнестись к этому проекту серьезно.
С Александром Авдуевским можно связаться по адресу: shura@osp.ru.
В ДВУХ СЛОВАХ: НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК АРМЕНИИ
Национальная академия наук Армении объединяет 42 учреждения, занимающихся физико-математическими, естественными и гуманитарными науками.
Факты. НАН Армении встала перед задачей объединения информационных ресурсов своих институтов и образовательных учреждений. Локальные сети, входящих в структуру НАН организаций, имеют традиционную в последнее время конфигурацию: Ethernet, Windows 95, Windows NT, Novell, некоторое количество рабочих станций Sun. Требовалось обеспечить оперативный обмен информацией между учреждениями или их отделами, а также предоставить сотрудникам доступ в Internet.
Задача. Связать воедино несколько (25 и более) локальных сетей, работающих с протоколами TCP/IP и IPX/SPX, учитывая их разбросанность по территории Еревана, а также наличие учреждений, находящихся на значительном расстоянии от города. Решение должно быть по возможности гибким, так как в перспективе возможно расширение сети. Неблагоприятный фактор - неудовлетворительное состояние местных телекоммуникаций: это касается и надежности, и качества услуг.
Решение. НАН Армении, воспользовавшись благоприятными топографическими и метеорологическими условиями, остановила свой выбор на беспроводных технологиях, построив сеть типа "звезда" на основе беспроводных маршрутизаторов. Реализация проекта заняла немного времени, решение обладает достаточной гибкостью и в полной мере обеспечивает необходимую функциональность.
Вывод. Беспроводные технологии могут стать основой масштабного решения - единственной альтернативой в критических ситуациях. При всей своей дороговизне в условиях длительного использования они тем не менее могут обладать приемлемой "удельной стоимостью". Например, можно постепенно переходить на проводные линии (когда появится такая возможность), задействуя освободившееся оборудование для расширения сети (впоследствии оно может использоваться в качестве аварийного резерва).