Технология построения абонентской части сети разделяется на организацию проводной и беспроводной сети. Далее рассмотрим отдельно технологии организации сетей.

2.1 Требования к организации локальной проводной сети

2.1.1 Физическая топология проводных ЛВС

Топология сети - характеризует физическое расположение компонентов сети (рабочих станций, серверов, кабелей). Каждая топология сети налагает ряд условий. Например, она может диктовать не только тип кабеля, но и способ его прокладки. Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети. Например, наличие резервных связей повышает надежность сети и делает возможным балансирование загрузки отдельных каналов. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи.

Топология шина. В этом случае компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю, именуемым магистралью или сегментом (рисунок 2).

Рисунок 2 - Топология шина

Передаваемая информация распространяется одновременно по всей сети, если не предпринимать никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Чтобы предотвратить эффект отражения сигналов, к концам кабеля подключают терминаторы, поглощающие эти сигналы.

Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Таким образом, основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Так же преимуществом данной топологии является то, что к выходу из строя компьютеров она не чувствительна, нарушается обмен только с поврежденным компьютером, а вся остальная сеть остается в рабочем состоянии.

Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. К сожалению, дефект коаксиального разъема редкостью не является. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому, чем больше компьютеров в сети, тем меньше ее пропускная способность.

Топология звезда. В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. В качестве концентратора может выступать как универсальный компьютер, так и специализированное устройство. Топология звезда, изображена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Топология звезда

Главное преимущество этой топологии перед общей шиной - большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи. В настоящее время иерархическая звезда является самым распространенным типом топологии связей, как в локальных, так и глобальных сетях.

Кольцевая топология. В сетях с такой топологией данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому. Пример данной топологии изображен на рисунке 4.

Рисунок 4 - Кольцевая топология

Если компьютер распознает данные как "свои", то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между всеми остальными станциями. Таким же образом разрыв кабеля в любой точке нарушает целостность кольца и выводит из строя всю сеть. Во избежание этого применяют дублирование кабеля. К достоинствам данной топологии можно отнести то, что кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи - данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. Для этого в сеть посылаются специальные тестовые сообщения. Также достоинством является автоматическое усиление передаваемого сигнала каждым абонентом сети, поэтому его размеры могут быть очень большими, и ограничены они только временем прохождения сигнала по всему кольцу.

Существуют также смешанные топологии, такие как звезда-шина и звезда-кольцо, каждая из которых имеет свои преимущества.

Топология звезда-шина. Это комбинация топологий шина и звезда. Чаще всего это выглядит так: несколько сетей с топологией звезда объединяются при помощи магистральной линейной шины. В этом случае выход из стоя одного компьютера не оказывает никакого влияния на сеть - остальные компьютеры по-прежнему взаимодействуют друг с другом. А выход из стоя концентратора, повлечет за собой остановку подключенных к нему компьютеров и концентраторов.

Топология звезда-кольцо. Кажется несколько похожей на звезду-шину. И в той, и в другой топологии компьютеры подключены к концентратору, который фактически и формирует кольцо или шину. Отличие в том, что концентраторы в звезде-шине соединены магистральной линейной шиной, а в звезде-кольце на основе главного концентратора они образуют звезду.

В локально-вычислительной сети может использоваться одна из перечисленных топологий. Это зависит от количества объединяемых компьютеров, их взаимного расположения и других условий.

2.1.3 Требования к системе бесперебойного питания

Анализ результатов развития технологий пользовательского доступа за последнее десятилетие показывает, что для предоставления услуг мультимедиа в настоящее время имеется широкий выбор беспроводных технологий пользовательского доступа. Современные системы радиодоступа строятся в соответствии со следующими стандартами:

– HiperLAN2;

– MMDS;

– WLL;

– FBWA (стандарт IEEE серии 802.11).

В перечисленном выше порядке рассмотрим эти известные системы радиодоступа.

1. HiperLAN2 базируется на недавно разработанной радиотехнологии, созданной специально для взаимодействий по локальной сети в рамках проекта Broadband Radio Access Networks (BRAN), реализуемого Европейским институтом стандартов в области электросвязи (ETSI), радиотехнология - так называемое уплотнение с ортогональным разделением частот (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM), реализация которого является весьма серьезной технической задачей. Наиболее привлекательной чертой HiperLAN2 является ее высокая скорость, в качестве каковой иногда ошибочно называется величина 54 Мбит/с. Действительно, номинальная скорость радиопередачи будет составлять 54 Мбит/с, но типичная скорость для приложений будет ближе к 20 Мбит/с. Другая характерная черта - поддержка QoS, что весьма важно для таких приложений, как видео и речь. Архитектура HiperLAN2 обеспечивает соединение с множеством типов сетей, в том числе Ethernet (она будет поддерживаться в числе первых), IP, ATM и PPP. Построение сетей на основе технологии HiperLAN2 потребует значительных инвестиций по следующим причинам:

– Во-первых, единственный стандарт на беспроводные локальные сети, на сегодняшний день широко применяемый, был предложен IEEE, а вовсе не ETSI;

– Во-вторых, IEEE уже имеет несколько стандартов на беспроводные локальные сети, в том числе стандарт 802.11a, обеспечивающий скорость передачи 54 Мбит/с.;

– В-третьих, ни одна компания, из числа поддержавших проект HiperLAN2, не является признанным лидером в области локальных сетей. Работает данная технология HiperLAN2 в 5Ггц диапазоне, который в настоящее время еще не лицензирован. Чтобы разделяемые сети в стандарте HiperLAN2 действительно обеспечивали широкополосный доступ, они должны иметь множество точек доступа и множество каналов, которые обеспечивают свободу передвижений в пределах определенной территории.

Защита информации при использовании технологии HiperLAN2 включают аутентификацию и шифрование, что обеспечивает временную криптографическую стойкость передаваемой информации в линии связи от ее несанкционированного разглашения. Кроме того, техническая реализация уплотнения каналов с ортогональным разделением частот повышает безопасность информации за счет большой неопределенности выбора параметров несущих частот.

2. Система MMDS (Microwave Multipoint Distribution Service - Микроволновые многоточечные распределительные системы) получили в последние годы широкое распространение как альтернатива классическим кабельным сетям, в которых распределительная сеть строится за счет прокладки коаксиальных или оптических кабелей. Возможность интеграции систем MMDS c высокоскоростным беспроводным обменом цифровыми данными, позволяет легко решить проблему "последней" мили, обеспечивая радиус вещания, ограниченный линией горизонта (около 60 км).

Запрашиваемые пользователем данные транслируются нисходящими потоками в цифровых каналах, использующих модуляцию QPSK, 16-, 32-, 64-, 128 - или 256-QAM. При этом, в зависимости от ширины канала и выбранной схемы модуляции сигнала, в одном канале шириной до 8 МГц обеспечивается скорость передачи данных до 56 Мбит/сек. времени, что в 1000-1500 раз быстрее, чем позволяет аналоговый телефонный модем (33,6 Кбит/с), в 200-400 раз быстрее, чем по линии ISDN (64 и 128 Кбит/с). Радиус зоны обслуживания системы ММDS определяется высотой подъема передающей антенны, мощностью передатчика, количеством передаваемых каналов, потерями в антенно-фидерном тракте и коэффициентом усиления передающей и приёмной антенн. В процессе строительства и эксплуатации выявлен ряд преимуществ системы MMDS. Главным недостатком технологии является высокая стоимость оборудования, большое число обслуживающего персонала.

Организация защиты информации в системе MMDS аналогична ранее рассмотренной защите информации в системе HiperLAN2.

3. Системы WLL фиксированного беспроводного доступа (WLL - Wireless Local Loop) были разработаны в конце 1980-х - начале 1990-х годов для решения весьма актуальной задачи - расширения зоны обслуживания АТС. Название этого класса систем определяет и их назначение - предоставление услуг традиционной телефонии абонентам, расположенным за пределами зоны обслуживания.

Системы WLL работают в диапазонах частот от 1,5 до 3,5 ГГц, а сети на базе систем WLL строятся по сотовому принципу. В состав систем WLL входят:

– центральная станция (ЦС), обеспечивающая подключение и управление всей сетью в целом;

– ретрансляционные станции (PC), позволяющие обеспечить сплошное покрытие обслуживаемой территории и расширить зону обслуживания до нескольких сотен километров (в зависимости от количества последовательно включенных ретрансляторов);

– терминальные станции (ТС), устанавливаемые в зонах обслуживания;

– система технического обслуживания, реализованная в виде программного обеспечения на уровне управления сетевыми элементами и устанавливаемая на персональном компьютере.

Системы WLL предоставляют услуги ТфОП (телефония, факс и передача данных с использованием dial-up-модемов) абонентам, удаленным на десятки километров. Основной недостаток данных систем является высокая стоимость, сложность установки и эксплуатации оборудования.

Информационная безопасность в системе WLL достигается точной адресацией отправляемого сообщения пользователю и организационными мероприятиями по допуску обслуживающего персонала базовых станций сети.

4. Системы класса FBWA своим развитием в конце 1990-х годов обусловлены несколькими факторами:

– практически всеобщей потребностью информатизации;

– появлением широкого набора высокоскоростных транспортных технологий;

– разработкой концепции построения сетей следующего поколения, обеспечивающих единое управление всеми видами трафика в современных мультисервисных сетях связи.

Системы FBWA предназначены для предоставления индивидуальным и корпоративным пользователям современных услуг.

Представленные в настоящее время на рынке телекоммуникационной связи решения класса FBWA практически не имеют ретрансляционных станций, что ограничивает радиус их зоны обслуживания пределами одной ячейки сотовой системы связи.

В системах FBWA используется секторный принцип построения центральной станции, в состав которой входят несколько приемопередатчиков, обслуживающих каждый свой сектор, причем в каждом секторе могут быть организованы несколько радиоканалов.

Терминальные станции современных систем FBWA обеспечивают подключение к различным услугам широкого круга как индивидуальных, так и корпоративных пользователей, включая ЛВС, УАТС, сети Frame Relay и др.

И, наконец, кроме предоставления услуг пользовательского доступа, системы FBWA широко используются в качестве беспроводных городских сетей для предоставления транспортных услуг (например, для подключения базовых станций к коммутаторам мобильных сетей связи).

Таблица сравнения современных систем радиодоступа (Таблица 1)

Таблица.

2.2.1 Оценка организации радиоинтерфейса системы FBWA

Полосы частот для систем FBWA являются легитимными, так как определены международным Регламентом радиосвязи, а в России - "Таблицей распределения полос частот между радио службами Российской Федерации в диапазонах частот от 3 кГц до 400 ГГц", определяющей также условия ис­пользования полос частот в России. Под последними следует понимать три категории полос частот, предназначенных для использования радиоэлектронными системами:

– преимущественно радиоэлектронные системы правительственного назначения (категория "Правительственная");

– преимущественно радиоэлектронные системы гражданского назначения (категория "Гражданские");

– совместно радиоэлектронные системы правительственного и гражданского назначения (категория "Совместное использование").

Выделением полос частот для эксплуатации различных систем FBWA занимается Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ), а назначение номиналов частот для эксплуатации каждой конкретной системы производится Главным радиочастотным центром (ГРЧЦ) или его подразделениями.

Современные системы FBWA работают в диапазонах частот 2,4; 3,5; 5; 10,5; 26/28 ГГц, вплоть до 40 ГГц, которые в России относятся к категориям "Правительственным" или "Совместного использования". Кроме того, частотный ресурс в каждом конкретном регионе весьма ограничен. Поэтому оператору, решившему предоставлять услуги с использованием систем FBWA, следует перед выбором оборудования выяснить ситуацию с наличием частотного ресурса в регионе развертывания системы в соответствующем подразделении ГРЧЦ.

Перевод систем FBWA в область более высоких частот связан, с одной стороны, с занятостью низкочастотных диапазонов, особенно в крупных городах, а с другой - с необходимостью обеспечения достаточного частотного ресурса для широкого развития систем данного класса. Так, например, если для систем стандартов IEEE 802.1 lb/g выделен частотный ресурс 83,5 МГц в диапазоне 2,4 ГГц, то для развертывания систем FBWA регулирующие органы Евросоюза в области телекоммуникаций выделили полосу частот 300 МГц в диапазоне 10,5 ГГц и по 2 ГГц - в диапазонах 26/28 ГГц. Для развития особого класса систем фиксированного широкополосного беспроводного доступа, получивших название MWS (Multimedia Wireless System), в диапазоне 40 ГГц выделен частотный ресурс 3 ГГц.

Следует отметить, что при проектировании сетей FBWA, работающих в диапазонах выше 15-20 ГГц, необходимо учитывать влияние атмосферных явлений на качество радиосвязи, а радиус зоны обслуживания одной центральной базовой станции сети при этом не будет превышать нескольких километров.

Узкополосные системы могут устанавливаться в регионах с ограниченным частотным ресурсом, развертывание же широкополосных систем хотя и требует наличия большего частотного ресурса, однако обеспечивает высокую протяженность создаваемой сети доступа.

С точки зрения информационной безопасности по критерию энергетической скрытности следует отдать предпочтение узкополосным сетям FBWA. Что касается обеспечения семантической (смысловой) защиты информации, то целесообразно использовать широкополосный радиоинтерфейс, применение которого позволяет кодировать передаваемую информацию.