Технологии создания региональных научно-образовательных компьютерных сетей
Белышев Дмитрий Владимирович
Сегодня развитие сетевой инфраструктуры имеет колоссальное значение для общества. Особенно важен свободный доступ к глобальным компьютерным сетям для сферы науки и образования. Доступ к Интернет позволяет людям, проживающим в городах, удалённых от крупных научных и образовательных центров, находиться в курсе последних событий и активно участвовать в различных проектах. Серьёзным препятствием в развитии компьютерных сетей в малых городах и сельской местности является невысокая покупательная способность потенциальных клиентов (населения и организаций). Эту и другие региональные особенности необходимо учитывать для успешного построения сетей телекоммуникаций в регионах России.
Лаборатория телекоммуникаций «Ботик» Института программных систем РАН более 10 лет занимается разработкой, внедрением и передачей своих технологий построения высококачественных малобюджетных региональных компьютерных сетей. Ботик-технологии являются комплексным решением, охватывающим программную, аппаратную и организационную стороны системы телекоммуникаций, включая реализацию таких функций и подсистем, как: стандартные телекоммуникационные сервисы, мониторинг, администрирование, биллинговую систему, специализированную ГИС, IP-телефонию и др. Ниже рассматриваются условия, типичные для российских регионов, и описываются наши решения, позволяющие их учесть.
- Стоимость создания (расширения) системы должна быть невысокой, при этом требуется создание значительной по масштабам системы и с самыми высокими техническими характеристиками (bandwidth, latency, и т. п.). Поэтому:
- Мы полностью отказались от использования дорогих телекоммуникационных устройств (например, готовых маршрутизаторов от Cisco, готовых серверов от IBM или Sun и т. п.). Вместо этого мы используем оборудование массового рынка, такие как комплектующие для компьютеров класса IBM PC, оборудование Ethernet (10/100 Base-T/TX/FL/FX, wireless solutions 802.11a,b,g) и т. д.
- Мы полностью отказались от использования коммерческого программного обеспечения. Вместо этого мы используем свободное программное обеспечение (free and open source software).
- За счёт собственных аппаратных и программных разработок мы компенсируем технические недостатки (в том числе и в части надёжности) используемой массовой аппаратуры и обеспечиваем недостающие функции и свойства. Таким образом, удаётся достичь требуемых высоких технических характеристик системы при сохранении весьма низкой цены.
- Для создания региональных сетей значительного размера мы используем технологию Ethernet и соответствующие кабели (twisted pair cables, fiber optic cables) и устройства (hubs, switches). Однако при этом кабель и оборудование следует защищать от воздействия атмосферного электричества.
- Ежемесячные расходы на систему должны быть невысокими; при этом система должна обеспечивать весьма высокий уровень сервиса. Для эксплуатации системы не должно требоваться много персонала. Также должны быть весьма скромными требования на профессиональную подготовку персонала. Поэтому:
- В оборудовании и программном обеспечении системы мы реализовали меры, повышающие надёжность, поддержали функции самопроверки работоспособности устройств и самовосстановления их после сбоя. Тем самым, большая часть проблем устраняется системой без вмешательства персонала.
- В региональных сетях мы предусматриваем избыточные каналы связи, а в системе используем протоколы динамической маршрутизации, позволяющие автоматически (без вмешательства персонала) находить обходные маршруты, если часть каналов в системе оказалась в неработоспособном состоянии.
- Разработана система мониторинга и специализированная ГИС, обеспечивающие персонал своевременной и точной информацией о месте неисправностей в системе (которые не удалось устранить автоматически).
- Все штатные операции, необходимые для эксплуатации системы (мониторинг, биллинг, обслуживание новых клиентов и оформление договоров, заведение новых услуг у клиентов, изменение конфигураций услуг клиентов, техническая поддержка и т. п.), включены в систему управления сетью Nadmin, и многие переданы от технического персонала к клиенту.
- Должны учитываться региональные особенности.
- На большей части территории России качество электроснабжения весьма низкое (сильное колебание напряжения в сети, частые и продолжительные перебои в электроснабжении). Поэтому, нами были разработаны блоки питания (с аккумуляторами), способные использовать внешнее электропитание низкого качества и обеспечивающие весьма продолжительную работу оборудования сети в условиях отсутствия электропитания.
- В сельских районах России оборудование для региональных сетей чаще всего придётся размещать вне помещения. Был разработан специальный контейнер, который в российском климате обеспечивает необходимые для работы оборудования условия.
Таким образом, Ботик-технологии успешно учитывают особенности российских регионов, что проверено более чем 8-летней эксплуатацией системы телекоммуникаций в Переславле-Залесском, а также у наших партнёров в различных городах России и стран бывшего СССР, в том числе в Москве), Алма-Аты (Казахстан) и Раменское (Россия).