 |
[Главная]
|
|
[Главная]
|
В начале создания система телекоммуникаций "Ботик" предназначалась для обслуживания ИПС РАН и РосНИИ РП. Сегодня СТ "Ботик" представляет собой региональную компьютерную сеть города Переславля-Залесского и является основным средством доступа к городским компьютерным ресурсам и к сети Интернет для большинства предприятий и учреждений города, для сотен горожан.
Отметим некоторые результаты, достигнутые в области разработок для региональных компьютерных телекоммуникационных сетей.
Работы в области телекоммуникаций начались в ИЦМС ИПС РАН в начале 1990-ых годов. Это был период, когда в России не было еще TCP/IP-сетей и телекоммуникации развивались только в форме UUCP-сетей с поддержкой электроннной почты, BBS- и FIDO-систем. Лидерами в этих работах, пожалуй, была группа "Релком" из Курчатовского института. В силу давних связей (на почве исследований UNIX-подобных операционных систем) ИПС РАН с группой "Релком" стали одними из первых участников разворачиваемой UUCP-сети "Релком".
Завершение эпохи UUCP-сетей и начало работ с TCP/IP-сетями совпали по времени с появлением в России первых ПЭВМ с процессорами Intel 80386. В ИЦМС ИПС РАН новые возможности были использованы для осуществления перевода большей части разработок в среду ОС Linux.
В 1994 году было выполнено подключение локальной сети Института к глобальной сети Internet по выделенному телефонному каналу Переславль-Залесский - Москва к академической сети г. Москвы (Абрамов С. М., Позлевич Р. В., Пономарев А. Ю., Шевчук Ю. В.). Работа была сопряжена с кропотливым исследованием характеристик различных участков канала, поиском "слабого звена", изначально не позволяющего использовать выделенную линию на высоких скоростях передачи данных. В конце концов низкокачественный участок (узел связи М-5 - здание Президиума Академии наук) был найден, и проблема была решена путем разработки, изготовления и установки в здании узла связи Москва-M-5 специализированного усилителя сигнала (Пономарев А. Ю., Шевчук Ю. В.). После этого удалось поднять скорость в канале до 19.2-21.6 Kбит/сек.
Введение в эксплуатацию выделенного телефонного канала Переславль-Залесский -- Москва (сеть EmNet/NIS) обеспечило Институту и другим организациям Переславля-Залесского доступ к сети Интернет [3-95, 4-95]. В то же время (1994 год) был организован сервер World Wide Web (www.botik.ru) для представления в сети работ сотрудников Института и другой информации об ИПС РАН.
В рамках реализации проекта "Сеть российских университетов (RUNNet)" было предусмотрено создание одного из узлов сети RUNNet в Переславле-Залесском. Земная станция спутниковой связи (ЗССС) "Калинка" была развернута на крыше здания ИПС РАН зимой 1995-1996 годов. Космический канал (64 Кбит/с) связал Переславль-Залесский и Санк-Петербург ("Вузтелекомцентр", главный узел сети RUNNet).
Интересно отметить, что комплект ЗССС "Калинка" для Переславля-Залесского был последним в первой очереди проекта RUNNet, и комплект был не полным -- не хватило маршрутизатора фирмы Cisco. Это обстоятельство только подстегнуло исследования в направлении ПК-роутеров -- реализации маршрутизаторов на базе ОС Linux, аппаратуры номенклатуры IBM PC и собственных аппаратных и программных разработок [3-96, 1-97, 2-97]. Эти спонтанные разработки затем вылились в сознательное накопление экономически эффективных сетевых решений, базирующихся на использовании IBM-совместимых персональных ЭВМ под управлением ОС Linux в качестве роутеров, терминальных серверов, мостов Ethernet, центральных серверов различных телематических служб и т. д. Используя данные решения, была развернута компьютерная сеть института с протоколом TCP/IP; практически все научные сотрудники института получили доступ к e-mail и Веб-ресурсам Интернет непосредственно с рабочего места.
Для утилизации емкости сразу обоих каналов -- 64 Кбит/с в сеть RUNNet и 21.6 Кбит/с в сеть EmNet/NIS -- пришлось изучать тонкости глобальной маршрутизации, организовывать собственную автономную систему (AS5572, BOTIK, Scientific \& Educational Network of Pereslavl-Zalessky).
Зимой-весной 1997 года произошло сразу несколько значительных событий в истории работ лаборатории "Ботик" :
К весне 1997 года первые 4 жилых дома и детский сад-начальная школа "Почемучка" ИПС РАН были "опутаны" витопарной компьютерной сетью (10 Мбит/с, 10 Base-T), 31 квартира и локальная сеть детского сада получили высококачественный доступ к Сети (См. "Структурная схема локальной сети жилого микрорайона No2"). Всего система тогда обслуживала 254 компьютера, 143 из которых имели постоянное высокоскоростное подключение, 50 -- постоянное низкоскоросное (через модем), а 61 -- сеансовое модемное подключение.
С этого момента начались работы и исследования, направленные на разработку аппаратных и программных решений, организационных мер и сетевой политики, для обеспечения продвижения в Переславле-Залесском (а затем и в других регионах России и СНГ) того, что в дальнейшем назовут "Гражданскими сетями" [3-97, 5-99]. Речь идет о компьютерных сетях, которые предоставляют на некоторой территории возможность высокоскоростного постоянного подключения к Сети всем жителям и всем предприятиям на данной территории, реализуя принцип "Сеть для всех, по разумной и доступной цене".
Особое значение в этих работах уделялось снижению цены создания сегментов сети и расходов во время эксплуатации системы:
В ноябре 1997 года был опубликован Веб-сайт [4-97] с подробным описанием всех наших технических решений [1-98, 2-98, 6-99] для построения городских компьютерных сетей. С этого момента началась \emph{передача Ботик-технологий} в другие регионы России и СНГ. Здесь имеется в виду и копирование документации с нашего Веб-сайта и прямые контракты на передачу технологий, в рамках которых мы помогали подбирать местный персонал, проводили теоретическую подготовку персонала и практическое обучение, шеф-монтаж первых участков сети и последующий авторский контроль. Первыми такими проектами передачи технологий стали Гражданские сети Алматы, (1998 г.) и Москвы, ( www.urbannet.ru 1999 г.).
Дальнейшее развитие получили технологии для городских сетей: разработаны решения для создания магистральных линий (10 Мбит/с) длиной до 1 км без использования оптоволоконных кабелей (См. материалы на www.botik.ru/ ~botik2000/add-tech/). Существенно развиты методы грозозащиты на "медных" магистральных линиях. Разработаны и внедрены в практику решения по изготовлению необходимых магистральных и абонентских кабельных решений на отечественных заводах. За счет этого на порядки снижены расходы на прокладку магистральных линий (от $0.18/м до $0.25/м вместо $4-10/м, при использовании оптоволоконных решений) и абонентских окончаний (около $0.11/м).
На новых решениях выполнен проект существенного расширения СТ "Ботик" ("Ботик-2000"): введено в эксплуатацию 12 км магистральных линий (10 Мбит/с), магистралью охвачено дополнительно 55 зданий города. Расширен и полностью сменен состав внешних каналов СТ "Ботик" -- введены в эксплуатацию канал 256 Кбит/с (Яртелеком) и однонаправленный спутниковый канал (1.5 Мбит/с, http, HeliosNet). Проект "Ботик-2000" еще раз продемонстрировал, что на базе Ботик-технологий можно экономически эффективно (без внешнего финансирования) строить городские высокоскоростные компьютерные сети, предоставляя учреждениям, организациям и жителям (подключение квартир) постоянные высокоскоростные (10 Мбит/с) подключения к городской сети с выходом в Интернет.
В 2000 году выполнена передача Ботик-технологий в город Раменское (Московская область, www.aviel.ru).
Начиная с 2000 года каждый год наблюдается экспоненциальное развитие системы телекоммуникаций "Ботик": все основные количественные показатели (число подключений, объем передаваемых данных и т. п.) за год возрастают примерно в 1,5 раза. К началу 2004 года, к сети было подключено более 2 000 компьютеров у 702 абонентов: 99 организаций и 603 частных лиц. Система обслуживала практически все учреждения науки и образования города, ряд медицинских учреждений, большинство коммерческих предприятий, органы самоуправления, сотни горожан, предоставляя всем высококачественный сетевой доступ: 85\% подключений, как в организациях, так и в частных квартирах, являются высокоскоростными постоянными подключениями: 100/10 Мбит/сек, Ethernet.
Продолжались работы по совершенствованию Ботик-технологий. В 2001 году была завершена разработка так называемого коммутирующего модуля для оптоволоконной магистрали. Модуль разработан с поддержкой устойчивости к низкому качеству электропитания в районных центрах России. Учитывались большой разброс напряжения в сети, частые и длительные перерывы в электропитании. Изготовлено двенадцать таких модулей, и вся оптоволоконная магистраль системы (от села Веськово на юго-западе, до завода "Славич" на северо-востоке системы) модернизирована с применением данных модулей [2-02].
Как результат, сегодня магистраль является единым сегментом коммутируемого Fast Ethernet и обеспечивает связь "каждый-с-каждым" для 12 магистральных узлов системы со скоростью 100 Мбит/с. Коммутирующие узлы способны поддержать работоспособность магистрали даже если в течение суток будут 16-ти-часовые перерывы в подаче электропитания -- для их работы достаточно наличия в течение 8 часов в сутки любого (с отклонением от стандартов) электропитания.
| Модернизированная
оптическая магистраль СТ "Ботик" и ее
технические характеристики |
|||||||||||||||||
|
Характеристики
коннективности 12 магистральных роутеров
|
||||||||||||||||
В 2001 году произошло существенное улучшение во внешней коннективности системы "Ботик": в дополнение к имеющимся каналам (канал 256 Кбит/с в Яртелеком и однонаправленный спутниковый канал 1.5 Мбит/с, http, HeliosNet) построен выделенный канал связи с емкостью 2 Мбит/с из Переславля-Залесского в Москву (М9, стойка ЦНТК РАН).
Описанные выше работы -- модернизация магистрали СТ "Ботик" и построение выделенного канала в Москву, -- выполнялись в рамках суперкомпьютерной Программы "СКИФ" Союзного государства. Цель данных работ: обеспечение надежного высокоскоростного доступа к суперкомпьютерным установкам "СКИФ" в ИПС РАН для всех участников Программы "СКИФ" Союзного государства и для других заинтересованных учреждений науки и образования в России и Беларуси.
Развитие исследований, выполняемых в лаборатории телекоммуникаций "Ботик" связано и с ожидаемым завершением сразу нескольких проектов развития Ботик-технологий. Отрадно отметить, что в этих проектах эффективно участвует восемь студентов Университета города Переславля-Залесского им. А. К. Айламазяна: Бурчу С. В., Гумин М. В., Ермилова Е. В., Жбанов П. Г., Карлаш А. В., Кузнецов А. А., Нестеров А. С., Парменова В. В.
В последних подразделах текущего раздела перечислены проекты развития Ботик-технологий в 2003-2004 годах.
В 2003 году завершена разработка новой версии сторожевого таймера (watchdog) на базе микроконтроллера Atmel AVR AT90S2313. В новой версии данного изделия, кроме значительно уменьшенных габаритов, бросается в глаза значительно улучшенные эксплуатационные свойства:
Частично данный проект завершен. Разработан ПК-роутер нового поколения с улучшенными характеристиками:
Указанный ПК-роутер внедрен и находится в опытной эксплуатации в СТ "Ботик". Предусмотрена постепенная замена всех ПК-роутеров в СТ "Ботик" на ПК-роутеры нового поколения.
Завершается разработка собственного блока электропитания для ПК-роутера. Данный блок питания будет без вентилятора, со встроенным аккумулятором, который должен поддержать автономную работу в перерывах электропитания до 30 минут. Ожидаемый срок завершения данного проекта: май 2004 года.
Пять лет эксплуатации предыдущей версии программного обеспечения (ПО) для городских сетей вскрыли некоторые недостатки данного ПО. Накопился список желаемых улучшений и в части административной системы NAdmin и в других компонентах ПО. С целью реализации данных улучшений в 2003 году был начат широкомасштабный проект создания новой версии ПО для городских сетей, который включает в себя:
Большая часть (а точнее: все, кроме пары последних) из перечисленных компонентов должны быть разработаны и внедрены в опытную эксплуатацию в 2004 году.
С 2003 года на базе микроконтроллеров Atmel семейства AVR разрабатывается устройство с условным именем EtherBox, допускающее несколько модификаций для тех или иных применений. Базовое свойство данного устройства состоит в том, что оно имеет порт 10 Base-T, поддерживает подмножество семейства протоколов TCP/IP, имеет свой собственный TCP/IP-адрес. Возможны следующие применения различных модификаций изделия EtherBox:
В основном (первые две модификации изделия) данная разработка должна быть завершена весной 2004 года.
Собственный блок электропитания с аккумулятором (разрабатываемый по проекту "Создание нового поколения ПК-роутеров"), недорогой неуправляемый коммутатор FastEthernet, изделие Ether-Box с поддержкой мониторинга (ping-тест) и управления портами коммутатора и стандартный вандало-защищеный контейнер в совокупности дадут новое изделие: недорогой коммутирующий модуль для витопарных магистралей, устойчивый к некачественному электропитанию, поддерживающий мониторинг и гибкое управление портами.
В 2004 году на базе ПК-роутера нового поколения должен быть разработан модуль для сельских беспроводных компьютерных сетей. Модуль должен поддерживать создание пролетов магистральных радиосетей между селами (11-54 Мбит/с, до 10-15 км) и организацию круговой соты для беспроводного подключения абонентов в населенном пункте (11 Мбит/с, радиус соты до 5-6 км). Модуль должен быть пригоден к установке на вышках и высотных сооружениях (вандалоустойчивость, термоизоляция и терморегуляция, устойчивость к осадкам и конденсату), быть устойчивым к низкому качеству электропитания.
©
Исследовательский центр мультипроцессорных систем |
|
|
