Региональная информационно-вычислительная сеть

Полезная модель относится к области связи, а именно к сетям передачи данных и может быть использована для обмена электронной информацией между абонентами и объектами региона. Техническим результатом является повышение производительности по обмену электронной информацией, в целях оперативного взаимодействия государственных и частных организаций, ведомств, представительств, предприятий, а также граждан региона, предоставления доступа к базам данных и нормативно-справочной информации различного назначения за счет работы в единой информационно-вычислительной сети.

Для этого создана модель региональной информационно-вычислительной сети, которая состоит из абонентских станций фиксированного доступа с внешней направленной антенной 1, беспроводных каналов передачи данных 11 и территориально разнесенных базовых станций 2 радиосети WiMAX 18, сопряженных через шлюзы и интерфейс взаимодействия 3 с мультиплексорами 10 волоконно-оптической линии связи 12, объединяющей базовые станции 2 и информационно-вычислительный центр 20, снабженный по крайней мере одним центральным сервером 19, в единую сеть 21, причем локальные сети 15, а также, сервера баз данных и нормативно-справочной информации 16 объектов региона могут подключаться как к проводным каналам передачи данных 12 основной сети 17. так и к беспроводным каналам передачи данных 11 радиосети WiMAX 18.

1 н.п. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к области связи, а именно к сетям передачи данных и может быть использована для обмена электронной информацией между абонентами и объектами региона.

Существуют сети организованные на базе проводных линий связи и беспроводных технологий. Известна сеть WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), которая предназначена для обеспечения широкополосного беспроводного доступа в Интернет, а также обеспечивает обмен данными между локальными сетями на базе протокола IP. Базовая модель сети WiMAX [1] в соответствии со стандартом [2] представлена на фигуре 1 и включает три основных элемента: множество абонентских станций 1 (Фиг.1), совокупность сетей доступа 4 (Фиг.1) и совокупность сетей подключения 5 (Фиг.1), где 7 (Фиг.1) - потоки данных и 8 (Фиг.1) - потоки управления.

Сеть доступа 4 (Фиг.1) представляет собой множество базовых станций 2 (Фиг.1) беспроводного доступа по стандарту IEEE 802.16 и шлюзов 3 (Фиг.1) для связи с глобальной или локальной IP-сетью 6 (Фиг.1). Шлюз 3 (Фиг.1) связывает базовые станции одной сети доступа с другими сетями доступа 4 (Фиг.1) и с сетью подключения 5 (Фиг.1).

Сеть подключения 5 (Фиг.1) - это сеть оператора WiMAX, в ней реализуются функции управления авторизацией, аутентификацией и доступом (ААА), подключение абонентов WiMAX к глобальным или локальным IP-сетям 6 (Фиг.1), предоставление таких услуг, как IP-телефония, доступ к телефонным сетям общего пользования, доступ в Интернет и частные сети.

Недостаток известной модели заключается в необходимости объединения базовых станций по радиоканалу и обеспечению прямой видимости между базовыми станциями WiMAX, что приводит к необходимости установки множества базовых станций для обеспечения качественного обмена информацией, а также к загруженности беспроводных каналов связи. В данной модели предусмотрен доступ к сети Интернет, что существенно снижает возможности по защите информации от несанкционированного доступа при работе в частных сетях.

Задачей полезной модели является создание безопасной информационно-вычислительной сети в масштабах региона для обеспечения обмена информацией между частными сетями объектов и абонентами региона.

Данная задача достигается за счет того, что сеть состоит из абонентских станций фиксированного доступа с внешней направленной антенной, беспроводных каналов передачи данных и территориально разнесенных базовых станций радиосети WiMAX, сопряженных через шлюзы и интерфейс взаимодействия с мультиплексорами волоконно-оптической линии связи, объединяющей базовые станции и информационно-вычислительный центр, снабженный по крайней мере одним центральным сервером, в единую сеть, причем локальные сети, а также, сервера баз данных и нормативно-справочной информации объектов региона могут подключаться как к проводным каналам передачи данных основной сети, так и к беспроводным каналам передачи данных радиосети WiMAX.

Техническим результатом является повышение производительности по обмену электронной информацией, в целях оперативного взаимодействия государственных и частных организаций, ведомств, представительств, предприятий, а также граждан региона, предоставления доступа к базам данных и нормативно-справочной информации различного назначения за счет работы в единой информационно-вычислительной сети.

Устройство сети поясняется фигурой 2, на которой изображена модель региональной информационно-вычислительной сети (РИВС).

Перечень позиций:

1. Абонентские станции фиксированного доступа.

15. Локальные вычислительные сети фиксированных абонентов.

16. Сервера баз данных и нормативно-справочной информации.

20. Информационно-вычислительный центр.

19. Центральный сервер информационно-вычислительного центра.

12. Проводные каналы передачи данных (волоконно-оптические линии связи).

10. Мультиплексоры.

3. Шлюзы и интерфейс взаимодействия.

2. Базовые станции радиосети.

11. Беспроводные каналы передачи данных.

17. Основная сеть.

18. Радиосеть.

21. Региональная ИВС.

Работа РИВС основана на использовании семейства коммуникационных протоколов ТСР/IР, в состав которых входят следующие протоколы: транспортные протоколы, протоколы маршрутизации, протоколы поддержки сетевого адреса, прикладные протоколы, шлюзовые протоколы. Имеет значение, что для обеспечения защиты информации от несанкционированного доступа в сети не предусмотрен выход в Интернет, подключение незарегистрированных пользователей, а также, в состав абонентского оборудования можно включить дополнительные криптографические средства защиты информации.

Модель РИВС (Фигура 2) включает следующие основные элементы:

1. Основная сеть 17 (Фиг.2) - проводная сеть передачи данных организованная на базе волоконно-оптической линии связи (ВОЛС).

2. Беспроводная сеть широкополосного доступа на базе технологии фиксированного WiMAX (далее радиосеть WiMAX) 18 (Фиг.2).

3. Шлюзы и интерфейс взаимодействия 3 (Фиг.2) - обеспечивают техническое объединение основной сети 17 (Фиг.2) и радиосети WiMAX 18 (Фиг.2) в единую региональную информационно-вычислительную сеть 21 (Фиг.2).

Основная сеть 17 (Фиг.2) - основной «контур», составляющий костяк РИВС, реализован на базе ВОЛС. В ее состав входят следующие основные элементы: проводные каналы передачи данных 12 (Фиг.2); информационно-вычислительный центр 20 (Фиг.2), оснащенный по крайней мере одним центральным сервером 19 (Фиг.2); сервера баз данных и нормативно-справочной информации 16 (Фиг.2), а также, локальные вычислительные сети 15 (Фиг.2), подключенные к проводным каналам передачи данных 12 (Фиг.2); фиксированные абоненты 1 (Фиг.2), имеющие возможность доступа в сеть как по проводным каналам передачи данных 12 (Фиг.2), так и беспроводным каналам передачи данных 11 (Фиг.2). Топология сети организована по типу «каждый со всеми», она позволяет передавать информацию по кратчайшим или наименее загруженным направлениям. Мультиплексоры 10 (Фиг.2) являются точкой доступа в основную сеть 17 (Фиг.2) для базовых станций 2 (Фиг.2) радиосети WiMAX 18 (Фиг.2) через индивидуальный для каждой базовой станции 2 (Фиг.2) шлюз и интерфейс взаимодействия 3 (Фиг.2). Она обеспечивает передачу данных, видео, IP-телефонию, доступ к базам данных, нормативно-справочной информации, системе электронного документооборота. Информационно-вычислительный центр 20 (Фиг.2) обеспечивает функционирование сети и является центральным узлом управления, в его состав входит по крайней мере один центральный сервер 19 (Фиг.2). Данный центр обеспечивает функции по разграничению и предоставлению прав доступа абонентов к сети.

Радиосеть WiMAX 18 (Фиг.2) реализует функции управления авторизацией, аутентификацией, обеспечивает беспроводной доступ абонентским станциям WiMAX 1 (Фиг.2) к основной сети 17 (Фиг.2) на всей территории региона. В ее состав входят: абонентские станции фиксированного доступа 1 (Фиг.2), оснащенные внешней направленной антенной; беспроводные каналы передачи данных 11 (Фиг.2); базовые станции 2 (Фиг.2).

Сеть фиксированного доступа WiMAX 18 (Фиг.2) (стандарт IEEE 802.16а) представляет собой «пользовательский контур» РИВС, работает в диапазоне частот 3.3-3.8 ГГц с возможностью работы на отраженном сигнале. В данной модели радиосеть WiMAX - обыкновенная IP-сеть, на одном из сегментов которой в качестве среды передачи данных используются радиоволны. Она характеризуются невысокой плотностью размещения базовых станций с большим радиусом обслуживания (до 50 км, с типом модуляции 16QAM согласно спецификации) и невысоким потреблением частотного ресурса.

Шлюзы и интерфейс взаимодействия 3 (Фиг.2) являются узлами сопряжения, которые связывают базовую станцию 2 (Фиг.2) радиосети WiMAX 18 (Фиг.2) с мультиплексором 10 (Фиг.2) основной сети 17 (Фиг.2). Шлюз и интерфейс взаимодействия 3 (Фиг.2) обеспечивает связность как на уровне каналов передачи данных, так и на уровне управления. Выполняет функции маршрутизации, ретрансляции, обеспечивает доступ к находящимся в сети серверам и локальным сетям абонентов. Физически это 19-дюймовая стойка, в ее состав входит до 10 слотов под платы различного назначения и два независимых источника питания. Слоты могут быть трех типов: SRU, SPU, LPU. SRU (Switching and Routing Unit) выполняет функции по сбору информации о маршрутизации, формирует таблицу маршрутизации и отправляет ее на платы LPU и SPU, выполняет коммутацию пакетов. SPU (Service Processing Unit) выполняет все функции по обработке поступающих данных. Плата LPU (Line interface Processing Unit) служит для физического подключения других сетевых элементов и выполняет функции по передаче пакетов данных. На плате могут быть реализованы оптические или электрические порты. Каждый из них конфигурируется под насущные нужды: подключение каналов управления и передачи данных в основную сеть 17 (Фиг.2) или радиосеть 18 (Фиг.2), подключение базовых станций 2 (Фиг.2), серверов различного назначения.

Региональная информационно-вычислительная сеть функционирует следующим образом.

ПРИМЕР. Удаленный фиксированный объект в труднодоступном месте региона имеющий закрепленный за ним индивидуальный IP адрес, оснащенный внешней направленной антенной и абонентской станцией WiMAX 1 (Фиг.2), подключается по беспроводному каналу передачи данных 11 (Фиг.2) к обеспечивающей его функционирование базовой станции 2 (Фиг.2), производятся функции аутентификации и авторизации абонента и ему предоставляется доступ через шлюз 3 (Фиг.2) и мультиплексор ВОЛС 10 (Фиг.2) в основную сеть 17 (Фиг.2) где абонент имеет возможность взаимодействовать с другими объектами региона путем обмена электронной информацией, установления связи по IP телефонии, видеоконференц связи, а также имеет доступ к находящимся в сети 21 (Фиг.2) серверам с базами данных и нормативно-справочной информацией 15, 16 (Фиг.2) согласно своих прав доступа, управление которыми осуществляет информационно-вычислительный центр 20 (Фиг.2).

Техническая реализация предложенной региональной информационно-вычислительной сети, как нового технического решения, зиждется на известных из уровня техники средствах вычислительной техники (включая персональные компьютеры), оборудовании для организации сетей WiMAX и волоконно-оптических линий связи, сетевых устройствах (в частности, таких как серверы, маршрутизаторы, шлюзы и пр.) и средствах связи (как проводной, так и беспроводной), равно как и на известных из уровня техники методах расчетов каждого из этих узлов, устройств, компонентов и т.п. как по отдельности, так и в целостной совокупности как сети, что позволяет Заявителю утверждать о соответствии предложения критерию охраноспособности полезной модели «промышленная применимость».

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Шахнович И. Архитектура сети WiMAX: основные элементы и принципы / И.Шахнович - журнал «Первая миля» выпуск 1, 2009, 2-10 с.

2. WiMAX Forum Network Architecture. (Stage 2: Architecture Tenets, Reference Model and Reference Points). Release 1, Version 1.2. - WiMAX Forum, January 11, 2008.

1. Региональная информационно-вычислительная сеть, характеризующаяся тем, что она состоит из абонентских станций фиксированного доступа с внешней направленной антенной, беспроводных каналов передачи данных и территориально разнесенных базовых станций радиосети WiMAX, сопряженных через шлюзы и интерфейс взаимодействия с мультиплексорами волоконно-оптической линии связи, объединяющей базовые станции и информационно-вычислительный центр, снабженный по крайней мере одним центральным сервером, в единую сеть, причем локальные сети, а также сервера баз данных и нормативно-справочной информации объектов региона могут подключаться как к проводным каналам передачи данных основной сети, так и к беспроводным каналам передачи данных радиосети WiMAX.

2. Региональная информационно-вычислительная сеть по п.1, характеризующаяся тем, что базовые станции WiMAX не объединяются между собой по радиоканалу.

3. Региональная информационно-вычислительная сеть по п.1, характеризующаяся тем, что радиосеть WiMAX (стандарт IEEE 802.16а) - обыкновенная IP-сеть на базе технологии фиксированного WiMAX, на одном из сегментов которой в качестве среды передачи данных используются радиоволны диапазона частот 3,3-3,8 ГГц.

4. Региональная информационно-вычислительная сеть по п.1, характеризующаяся тем, что работа сети основана на использовании семейства коммуникационных протоколов TCP/IP.

5. Региональная информационно-вычислительная сеть по п.1, характеризующаяся тем, что абонентские станции фиксированного доступа привязаны к определенной базовой станции.

6. Региональная информационно-вычислительная сеть по п.1, характеризующаяся тем, что каждый шлюз и интерфейс взаимодействия стыкует одну базовую станцию с одним мультиплексором.

7. Региональная информационно-вычислительная сеть по п.1, характеризующаяся тем, что локальные вычислительные сети объектов региона и абонентов выполнены в виде сети LAN Ethernet.

8. Региональная информационно-вычислительная сеть по п.1, характеризующаяся тем, что информационно-вычислительный центр, снабженный по крайней мере одним центральным сервером, обеспечивает функционирование сети, управление ресурсами сети, доступом в сеть и его разграничением.

9. Региональная информационно-вычислительная сеть по п.1, характеризующаяся тем, что данная сеть является внутренней для объектов региона, в сети не предусмотрен доступ к внешним ресурсам, в частности к Интернет, предусмотрена установка дополнительных средств по защите информации от несанкционированного доступа.

10. Региональная информационно-вычислительная сеть по п.1, характеризующаяся тем, что абоненты и объекты региона имеют возможность подключения в сеть как по проводным, так и беспроводным каналам передачи данных.

11. Региональная информационно-вычислительная сеть по пп.1 и 2, характеризующаяся тем, что количество точек доступа базовых станций в сеть реализованных через мультиплексоры и шлюзы равно числу базовых станций.