Koncepcja techniczno-ekonomiczna i organizacyjna miejskiej sieci szerokopasmowej w Rybniku

Transkrypt

1 Koncepcja techniczno-ekonomiczna i organizacyjna miejskiej sieci szerokopasmowej w Rybniku Opracowanie przygotowane przez InfoStrategia Krzysztof Heller i Andrzej Szczerba Sp. J. dla Miasta Rybnik Listopad 2007

2 SPIS TREŚCI 1 STRESZCZENIE WSTĘP SIEĆ MIEJSKA SIEĆ SZEROKOPASMOWA WSTĘPNE ZAŁOśENIA KONCEPCYJNE BUDOWY MIEJSKIEJ SIECI SZEROKOPASMOWEJ W RYBNIKU AKTUALNY STAN INFRASTRUKTURY TELEINFORMATYCZNEJ NA TERENIE MIASTA Stan infrastruktury teleinformatycznej jednostek organizacyjnych miasta Stan infrastruktury operatorów telekomunikacyjnych PRZEWIDYWALNE PLANY ROZBUDOWY LUB BUDOWY INNYCH SIECI I SPOSOBY ICH PRZYŁĄCZENIA DO MIEJSKIEJ SIECI SZEROKOPASMOWEJ ANALIZA POTRZEB UśYTKOWNIKÓW SIECI, OKREŚLENIE USŁUG REALIZOWANYCH W OPARCIU O SIEĆ SZEROKOPASMOWĄ Informacja ogólna Zastosowania sieci Instytucje publiczne Dostęp do sieci Internet dla jednostek miejskich Dostęp do sieci szerokopasmowej wszystkich jednostek publicznych UŜytkownicy indywidualni Operatorzy lokalni Pozostali operatorzy Wymagania techniczne dotyczące części aktywnej sieci szerokopasmowej wynikające z analizy potrzeb uŝytkowników sieci ANALIZA MOśLIWOŚCI WYKORZYSTANIA TECHNOLOGII XWDM PARAMETRY TECHNICZNE SIECI ANALIZA TOPOGRAFII MIASTA I ROZMIESZCZENIA UśYTKOWNIKÓW ZALECENIA DO DOKUMENTACJI TECHNICZNEJ SIECI WYTYCZNE DO PROJEKTU SIECI ŚWIATŁOWODOWEJ PARAMETRY TECHNICZNE WYTYCZNE DO PROJEKTU SIECI RADIOWEJ PARAMETRY TECHNICZNE WYTYCZNE DOTYCZĄCE WĘZŁÓW SIECI SZEROKOPASMOWEJ Data: Strona: 2 / 107

3 4.5.1 Rdzeń sieci Brzeg sieci MPLS Brzeg kliencki Styki z zasobami zewnętrznymi Centrum Przetwarzania Danych (Data Center) LOKALIZACJA WĘZŁÓW SIECI KONCEPCJA ZARZĄDZANIA INFRASTRUKTURĄ MODELE ZAANGAśOWANIA MIASTA W REALIZACJĘ I EKSPLOATACJĘ PROJEKTU WARIANTY ORGANIZACYJNE NIEZBĘDNE ZASOBY REKOMENDACJE ODNOŚNIE WYBORU MODELU ORGANIZACYJNEGO SZACUNKOWY KOSZTORYS BUDOWY SIECI SZEROKOPASMOWEJ NA OBSZARZE CAŁEGO MIASTA ZESTAWIENIE KOSZTÓW WARIANTU MIESZANEGO - SIEĆ KABLOWO - RADIOWA ZESTAWIENIE KOSZTÓW - WARIANT KABLOWY OPTYMALIZACJA BUDOWY SIECI PRZY UWZGLĘDNIENIU PLANOWANYCH INWESTYCJI MIEJSKICH (ROBÓT ZIEMNYCH) OKREŚLENIE SZACUNKOWYCH KOSZTÓW EKSPLOATACJI SIECI SZEROKOPASMOWEJ PO JEJ WYBUDOWANIU OKREŚLENIE ZAKRESU SIECI SZEROKOPASMOWEJ BUDOWANEJ W RAMACH 1 ETAPU SZCZEGÓŁOWY ZAKRES ROBÓT I KOSZTY HARMONOGRAM PRAC ZAŁĄCZNIK 1 - LOKALIZACJE I INSTYTUCJE NA TERENIE MIASTA DO PODŁĄCZENIA SIECIĄ MIEJSKĄ ZAŁĄCZNIK 2 - SPIS PODSTAWOWYCH NORM, KTÓRE POWINNA SPEŁNIAĆ KANALIZACJA TELETECHNICZNA ZAŁĄCZNIK 3 WYKAZ INWESTYCJI ZAŁĄCZNIK 4 - PROPONOWANE TRASY PRZEBIEGU KANALIZACJI TELETECHNICZNEJ Data: Strona: 3 / 107

4 Słownik pojęć ATM (ang. Asynchronous Transfer Mode), technika asynchronicznego przesyłu danych zaakceptowana przez ITU-T jako docelowa technika komutacyjna dla sieci szerokopasmowej B-ISDN (ang. Broadband Integrated Services Digital Network); na poziomie warstwy sieciowej dane przesyłane są w komórkach o wielkości 53 bajtów. BGP (ang. Border Gateway Protocol), zewnętrzny protokół routingu słuŝący do wymiany informacji o dostępnych sieciach IP pomiędzy systemami autonomicznymi, moŝe być stosowany jako wewnętrzny protokół routingu (ibgp) do wymiany informacji o dostępnych sieciach np. w sieci MPLS. BSA (ang. Bitstream Access), termin określający dostęp do lokalnej pętli abonenckiej na potrzeby sprzedaŝy usług szerokopasmowej transmisji danych. Cache (inaczej WWW cache lub W3cache) ma na celu zmniejszenie obciąŝenia istniejących łącz za pomocą sieci serwerów przechowujących lokalnie najczęściej ściągane strony WWW. Zwykle stosuje się go w ramach sieciowej usługi buforowania, która działa analogicznie do pamięci podręcznej przeglądarki internetowej. Polega to na przechowywaniu na bliŝszym serwerze (serwerze pośredniczącym) kopii strony internetowej i udostępnianiu (jeŝeli jest aktualna) tej kopii zamiast informacji pobieranych z odległego serwera. CoS (ang. Class of Services), CoS jest formą priorytowego kolejkowania, która jest uŝywana w protokołach sieciowych. To jest droga do klasyfikacji i priorytowania pakietów, bazując na typie aplikacji (głos, obraz, transmisja plików, typie uŝytkownika i innych ustawień). CoS jest dziedziną kolejkowania, podczas gdy QoS zawiera szerszy zakres technologii w zarządzaniu zasobami sieciowymi. CPE (ang. Customer Provided Equipment), urządzenie sieciowe klienta (w odróŝnieniu od urządzenia sieciowego operatora). CWDM (ang. Coarse WDM), zwykły WDM, patrz WDM. Data: Strona: 4 / 107

5 DHCP (ang. Dynamic Host Configuration Protocol), standardowy protokół przypisujący adres IP komputerom w sieci lokalnej. Serwer DHCP tworzy przypisanie, a komputer klienta wywołuje komputer serwera, aby otrzymać Ŝądany adres. DMZ (ang. DeMilitarised Zone), strefa zdemilitaryzowana bądź ograniczonego zaufania, wyodrębniona fizycznie część sieci chroniona częściowo przez firewall; jest to wydzielony na zaporze sieciowej (ang. firewall) obszar sieci komputerowej nie naleŝący ani do sieci wewnętrznej (tj. tej chronionej przez zaporę), ani do sieci zewnętrznej (tej przed zaporą; na ogół jest to Internet). W strefie zdemilitaryzowanej umieszczane są serwery "zwiększonego ryzyka włamania", przede wszystkim serwery świadczące usługi uŝytkownikom sieci zewnętrznej, którym ze względów bezpieczeństwa nie umoŝliwia się dostępu do sieci wewnętrznej (najczęściej są to serwery WWW i FTP). DWDM (ang. Dense WDM), gęsty WDM, patrz WDM. EoMPLS (ang. Ethernet over MPLS), przesyłanie ramek protokołu sieci lokalnej Ethernet przez sieć MPLS, tunelowanie. Falowanie kabla, zjawisko, któremu ulega kabel ułoŝony w kanalizacji teletechnicznej. Ze względu na giętkość kabel wprowadzony do rury nie będzie ułoŝony prosto lecz będzie pofalowany. W celu obliczenia długości instalacyjnej kabla w celu jego zakupu naleŝy pomnoŝyć długość poszczególnych odcinków kanalizacji przez odpowiedni współczynnik większy od 1. Firewall, zapora sieciowa (ang. firewall zapora przeciwogniowa). Jeden ze sposobów zabezpieczania sieci i systemów przed intruzami. Termin ten moŝe odnosić się zarówno do dedykowanego sprzętu komputerowego wraz ze specjalnym oprogramowaniem, jak i do samego oprogramowania blokującego niepowołany dostęp do komputera, na którego straŝy stoi. Pełni rolę połączenia ochrony sprzętowej i programowej sieci wewnętrznej LAN przed dostępem z zewnątrz tzn. sieci publicznych, np. Internetu. Data: Strona: 5 / 107

6 HDPE (ang. High Density PE), polietylen wysokiej gęstości stosowany jako materiał do produkcji m.in. rur kanalizacji teletechnicznej. HTTP (ang. Hypertext Transfer Protocol) - protokół przesyłania dokumentów hypertekstowych stosowany w sieci WWW (ang. World Wide Web). Obecną definicję HTTP stanowi RFC Za pomocą protokołu HTTP przesyła się Ŝądania udostępnienia dokumentów WWW i informacje o kliknięciu odnośnika oraz informacje z formularzy. Zadaniem stron WWW jest publikowanie informacji - natomiast protokół HTTP właśnie to umoŝliwia. Instytucja instytucje uŝyteczności publicznej, organy administracji państwowej oraz samorządowej, Jednostki Organizacyjne Miasta Rybnika itp., które zostały wytypowane (Załącznik nr 1) do roli węzłów sieci szerokopasmowej. ISDN (ang. Integrated Services Digital Network) czyli sieć cyfrowa z integracją usług. Technologia sieci telekomunikacyjnych mająca na celu wykorzystanie infrastruktury PSTN do bezpośredniego udostępnienia usług cyfrowych uŝytkownikom końcowym (bez pośrednictwa urządzeń analogowych) (ang. end-toend circuit-switched digital services). Połączenia ISDN zalicza się do grupy połączeń dodzwanianych (komutowanych). WyróŜnia się 2 rodzaje dostępu do ISDN: BRI (2B + D) oraz PRI 30B+D, kanał B o przepływności 64kbps i kanał D do zarządzania połączeniem w przypadku BRI posiada 16kbps, a w przypadku PRI 64kbps. ISO-OSI, model OSI (ang. Open System Interconnection) to standard zdefiniowany przez ISO oraz ITU-T, o pełnej nazwie ISO OSI RM, opisujący strukturę komunikacji sieciowej. Model ISO OSI RM (ang. ISO OSI Reference Model) (pol. model odniesienia łączenia systemów otwartych) jest traktowany jako model odniesienia (wzorzec) dla większości rodzin protokołów komunikacyjnych. Podstawowym załoŝeniem modelu jest podział systemów sieciowych na 7 warstw (ang. layers) współpracujących ze sobą w ściśle określony sposób. Dla Internetu sformułowano uproszczony Model DoD, który ma tylko 4 warstwy. Data: Strona: 6 / 107

7 IXP (ang. Internet exchange Point), punkt styku sieci wewnętrznej z siecią publiczną Internet. Jitter, są to szybkozmienne fluktuacje fazy, czyli takie których częstotliwość jest powyŝej 10 Hz. Jednostką miary tych fluktuacji jest odstęp jednostkowy UI (ang. Unit Interval), który równa się szerokości jednego bitu w danym strumieniu transmisyjnym. I tak np. dla strumienia o przepływności 2,048 Mbit/s, jeden UI wynosi 488 ns, a dla 155,52 Mbit/s UI = 6,43 ns. LAN (ang. Local Area Network) sieć lokalna lub wewnętrzna, najmniej rozległa postać sieci komputerowej, zazwyczaj ogranicza się do jednego biura lub budynku. LLU, dostęp do lokalnej pętli abonenckiej oznacza, zgodnie z określeniem zawartym w prawie telekomunikacyjnym, korzystanie z lokalnej pętli abonenckiej lub lokalnej podpętli abonenckiej pozwalające na korzystanie z pełnego pasma częstotliwości pętli abonenckiej (pełny dostęp do lokalnej pętli abonenckiej) lub niegłosowego pasma częstotliwości pętli abonenckiej przy zachowaniu moŝliwości korzystania z lokalnej pętli abonenckiej przez jej operatora do świadczenia usług telefonicznych (współdzielony dostęp do lokalnej pętli abonenckiej. Lokalizacja - lokalizacja siedziby konkretnej instytucji na terenie Miasta Rybnika. W przypadku, gdy jedna lokalizacja jest siedzibą dla kilku instytucji, na potrzeby koncepcji, taka lokalizacja jest liczona raz. Jedna instytucja moŝę mieć siedzibę w więcej niŝ jednej lokalizacji. MAN (ang. Metropolitan Area Network) to duŝa sieć komputerowa, której zasięg obejmuje aglomerację lub miasto. Tego typu sieci uŝywają najczęściej połączeń światłowodowych do komunikacji pomiędzy wchodzącymi w jej skład rozrzuconymi sieciami LAN. Sieci miejskie są budowane przede wszystkim przez duŝe organizacje samorządowe, edukacyjne lub prywatne, które potrzebują szybkiej i pewnej wymiany danych pomiędzy punktami w ramach miejscowości bez udziału stron trzecich. Do technologii uŝywanych przy budowaniu takich sieci naleŝą ATM, FDDI, SMDS oraz ostatnio Gigabit Ethernet. Tam gdzie niemoŝliwe jest uŝycie Data: Strona: 7 / 107

8 połączeń światłowodowych często stosuje się bezprzewodowe połączenia radiowe, laserowe lub podczerwone. MPEG-1, jest standardem kompresji dźwięku i ruchomych obrazów zaproponowanym przez MPEG. Format wideo MPEG-1 uŝywany jest na Video CD. Jakość obrazu przy zwykłej przepustowości VCD jest w przybliŝeniu porównywalna do tej znanych z kaset VHS. MPEG-1 audio layer 3 jest pełną nazwą popularnego formatu, MP3. MPLS (ang. Multiprotocol Label Switching), jest to technologia stosowana przez routery, w której routing pakietów został zastąpiony przez tzw. przełączanie etykiet. Na brzegu sieci z protokołem MPLS do pakietu dołączana jest dodatkowa informacja zwana etykietą (ang. Label). Router po odebraniu pakietu z etykietą (jest to z punktu widzenia danego routera etykieta wejściowa) uŝywa jej jako indeksu do wewnętrznej tablicy etykiet, w której znajduję się następny punkt sieciowy (ang. next hop) oraz nowa etykieta (etykieta wyjściowa). Etykieta wejściowa jest zastępowana wyjściową i pakiet jest wysyłany do następnego punktu sieciowego (np. do następnego routera). JeŜeli następny router nie obsługuje protokołu MPLS etykieta jest usuwana i pakiet kierowany jest dalej wg. standardowej tablicy routingu. Pomimo, Ŝe teoretycznie istnieje moŝliwość zastosowania MPLS do przełączania pakietów dowolnego protokołu rutowalnego (na co wskazuje słowo Multiprotocol w nazwie), praktyczne zastosowania dotyczą jedynie protokołu IP. Multicast, to rodzaj transmisji, w której dokładnie jeden punkt wysyła pakiety do wielu punktów (ale nie do wszystkich broadcast). Istnieje tylko jeden nadawca i wielu odbiorców. Przykładem takiej transmisji moŝe być transmisja sygnału radia internetowego z wykorzystaniem multicast. N-PE, jest to punkt w sieci MetroEthernet, gdzie terminowane są usługi sieciowe realizowane w warstwie 2 modelu ISO-OSI, a zaczynają być realizowane usługi warstwy trzeciej typowe usługi rdzenia sieci. Data: Strona: 8 / 107

9 Nadsubskrypcja (ang. overbooking) oznacza stosunek maksymalnego zapotrzebowania na pasmo do rzeczywistego dostarczanego uŝytkownikowi. Zwykle mieści się w przedziale 5:1 20:1. NAT (ang. Network Address Translation), nazywany teŝ w jednej ze swych odmian maskaradą (z ang. masquerade). Technika translacji adresów sieciowych stosowana gdy sieć lokalna uŝywa adresów prywatnych IP lub w celu zabezpieczenia sieci lokalnej przez atakami z zewnątrz. OSPF (ang. Open Shortest Path First), w wolnym tłumaczeniu "pierwszeństwo ma najkrótsza ścieŝka". Jest to wewnętrzny protokół routingu typu stanu łącza (ang. Link State). Opisany jest w dokumentach RFC Jest zalecanym protokołem wśród protokołów niezaleŝnych (np. RIP, ang. Routing Information Protocol). W przeciwieństwie do protokołu RIP, OSPF charakteryzuje się dobrą skalowalnością, wyborem optymalnych ścieŝek i brakiem ograniczenia skoków powyŝej 15, przyspieszoną zbieŝnoscią. Przeznaczony jest dla sieci posiadających do 50 routerów w wyznaczonym obszarze routingu. Cechami protokołu OSPF są: routing wielościeŝkowy, routing najmniejszym kosztem i równowaŝne obciąŝenia. Q-in-Q, rozszerzenia do 802.1ad Provider Bridge równieŝ znane jako stackowane VLANy. QoS (ang. Quality of Service), jakość usług. Wymagania nałoŝone na połączenie komunikacyjne, realizowane przez daną sieć telekomunikacyjną. Aby zapewnić QoS, stosowane są następujące mechanizmy: kształtowanie i ograniczanie przepustowości zapewnienie sprawiedliwego dostępu do zasobów nadawanie odpowiednich priorytetów poszczególnym pakietom wędrującym przez sieć zarządzanie opóźnieniami w przesyłaniu danych zarządzanie buforowaniem nadmiarowych pakietów: DRR, WFQ, WRR określenie charakterystyki gubienia pakietów Data: Strona: 9 / 107

10 unikanie przeciąŝeń: Connection Admission Control (CAC), Usage Parameter Control (UPC) PE (ang. Provider Edge), brzeg sieci operatora, do urządzeń PE włączane są urządzenia klienta (CPE). RIP (ang. Routing Information Protocol), czyli Protokół Informowania o Trasach naleŝący do grupy protokołów bram wewnętrznych (IGP), oparty jest na zestawie algorytmów wektorowych, słuŝących do obliczania najlepszej trasy do celu. RIX, Rybnicki Internet exchange. RIX to regionalny węzeł wymiany ruchu pomiędzy dostawcami Internetu na terenie ziemi rybnickiej. RSIP Rybnicki System Informacji Przestrzennej, udostępniony publicznie system informatyczny zawierający dane przestrzenne dotyczące Miasta Rybnik. System obejmuje szereg warstw, w wersji internetowej posiada 4 działy: plan miasta, miejscowy plan zagospodarowana przestrzennego, mapy tematyczne (m.in. okręgi wyborcze, objazdy, granice dzielnic, tereny inwestycyjne), ortofotomapa zdjęcia lotnicze i satelitarne z roku 1997 i SDH (ang. Synchronous Digital Hierarchy), czyli Synchroniczna Hierarchia Systemów Cyfrowych, jest to technologia sieci transportu informacji, charakteryzująca się tym, Ŝe wszystkie urządzenia działające w sieci SDH, pracujące w trybie bezawaryjnym, są zsynchronizowane zarówno do nadrzędnego zegara (PRC) jak i do siebie nawzajem (w odróŝnieniu od takich technologii jak, np. ATM). WaŜną cechą jest równieŝ to, Ŝe podstawowa jednostka transportowa STM-N (Synchronous Transport Module - Synchroniczny Moduł Transportowy), w czasie zwielokrotniania ma przepływność będącą N-tą wielokrotnością STM-1 (155,52 Mbit/s). Ta właściwość nie występuje np. w technologii PDH. Sieci SDH charakteryzują się o wiele większą niezawodnością od innych oraz mniejszą podatnością na uszkodzenia wynikającą z budowy m.in. struktur Data: Strona: 10 / 107

11 pierścieniowych. Dzięki temu mają moŝliwość automatycznej rekonfiguracji w czasie krótszym niŝ 50 ms. Stosuje się następujące wielokrotności: STM-1 (155,52 Mbit/s), STM-4 (622,08 Mbit/s), STM-16 (2488,32 Mbit/s), STM-64 (9953,28 Mbit/s), STM-256 (39813,12 Mbit/s). SLA (ang. Service Level Agreement) jest to umowa utrzymania i systematycznego poprawiania ustalonego między klientem a usługodawcą poziomu jakości usług informatycznych poprzez stały cykl obejmujący: uzgodnienia, monitorowanie usługi informatycznej, raportowanie, przegląd osiąganych wyników. SONET (ang. Synchronous Optical NETwork - Synchroniczna sieć optyczna) to standard transmisji optycznej uŝywający laserów lub diod LED do przesyłania informacji cyfrowej poprzez światłowody. Został on wprowadzony, aby zastąpić PDH (ang. Plesiochronous Digital Hierarchy - Plezjochroniczna Hierarchia Cyfrowa) do przesyłania duŝych ilości danych oraz aby pozwalał na bezkonfliktową współpracę urządzeń od róŝnych dostawców. STM-1 podstawowa jednostka transportowa systemu SDH o przepływności 155 Mbps (patrz SDH). STP (ang. Spanning-Tree Protocol), protokół drzewa rozpinającego, sporządzony przez IEEE (ang.institute of Electrical and Electronics Engineers) opisany w dokumencie (IEEE 802.1d). Jest to protokół wykorzystywany przez sieci komputerowe (np. LAN) w drugiej warstwie modelu sieciowego ISO/OSI. STP obsługiwany jest przez przełączniki (ang. network switch) i mostki sieciowe (ang. Data: Strona: 11 / 107

12 network bridge). Stworzony dla zwiększenia niezawodności środowisk sieciowych, umoŝliwia on konfigurację tych urządzeń w sposób zapobiegający powstawaniu pętli. Protokół ten tworzy graf bez pętli w kształcie drzewa i ustala zapasowe łącza, w trakcie normalnej pracy sieci blokuje je tak by nie przekazywały one Ŝadnych danych, wykorzystywana jest tylko jedna ścieŝka, po której moŝe odbywać się komunikacja. Na szczycie grafu znajduje się główny przełącznik tzw. korzeń (ang. root), zarządzający siecią. Korzeniem zostaje przełącznik na podstawie identyfikatora. W momencie gdy STP wykryje problem np. zerwany link, to rekonfiguruje sieć uaktywniając łącze zapasowe, potrzebuje na to ok. 30 do 60 sekund. TCP/IP (ang. Transmission Control Protocol / Internet Protocol) jest pakietem najbardziej rozpowszechnionych protokołów komunikacyjnych współczesnych sieci komputerowych. Najczęściej obecnie wykorzystywany standard sieciowy, stanowiący podstawę współczesnego Internetu. Nazwa pochodzi od dwóch najwaŝniejszych jego protokołów: TCP oraz IP. TDM (ang. Time Division Multiplexing). Technika przesyłu sygnałów cyfrowych polegając na zwielokrataniu w dziedzienie czasu. Przesyłane sygnały dzielone są na części, którym później przypisywane są czasy transmisji. Najpierw przesyłana jest pierwsza część pierwszego sygnału potem pierwsza część drugiego sygnału itd. Gdy zostaną przesłane wszystkie pierwsze części, do głosu dochodzą drugie części sygnału. Podstawowym sygnałem uŝywanym w telekomunikacji z komutacją kanałów jest strumień E1 (30 kanałów 64 kbps). Sygnał najczęściej fizycznie jest wyprowadzany stykiem G.703 lub V.35. U-PE (ang. User Provided Edge), Jest to styk stanowiący punkt, w którym kończy się sieć zarządzana przez operatora, a zaczyna się sieć klienta. UNI (ang. User-Network Interface), styk pomiędzy siecią a uŝytkownikiem realizuje urządzenie UNI. Najbardziej popularnym UNI jest karta sieciowa Ethernet. Unicast - to rodzaj transmisji, w której dokładnie jeden punkt wysyła pakiety do dokładnie jednego punktu - istnieje tylko jeden nadawca i tylko jeden odbiorca. Wszystkie karty Ethernet posiadają zaimplementowany ten rodzaj transmisji. Oparte Data: Strona: 12 / 107

13 na nim są podstawowe protokoły takie jak TCP, HTTP SMTP, FTP i telnet i częściowo ARP, który pierwsze Ŝądanie wysyła zawsze korzystając z transmisji broadcast. VLAN (ang. Virtual Local Area Network), sieć wirtualna jest siecią komputerową wydzieloną logicznie w ramach innej, większej sieci fizycznej. Do tworzenia VLAN-ów wykorzystuje się konfigurowalne switche, umoŝliwiające podział jednego fizycznego urządzenia na większą liczbę urządzeń logicznych, poprzez separację ruchu pomiędzy określonymi grupami portów. Komunikacja między VLANami jest moŝliwa tylko wtedy, gdy w VLAN-ach tych partycypuje port naleŝący do routera. W przełącznikach zarządzalnych zgodnych z IEEE 802.1Q moŝliwe jest znakowanie ramek (tagowanie) poprzez doklejenie do nich informacji o VLAN-ie, do którego naleŝą. Dzięki temu moŝliwe jest transmitowanie ramek naleŝących do wielu róŝnych VLAN-ów poprzez jedno fizyczne połączenie (trunking). VPLS MPLS pozwala na realizację między innymi następujących usług: MPLS IP VPN-y TE (ang. Traffic Engineering Tunnels) AToM (ang. Any Transport over MPLS) VPLS (ang. Virtual Private LAN Services) VPN (ang. Virtual Private Network), wirtualna sieć prywatna. MoŜna ją opisać jako "tunel", przez który płynie ruch w ramach sieci prywatnej pomiędzy klientami końcowymi za pośrednictwem publicznej sieci (takiej, jak Internet) w taki sposób, Ŝe węzły tej sieci są przezroczyste dla przesyłanych w ten sposób pakietów. Taki kanał moŝe opcjonalnie kompresować lub szyfrować w celu zapewnienia lepszej jakości lub większego poziomu bezpieczeństwa przesyłanych danych. VRF (ang. VPN Routing and Forwarding), routing i przekazywanie dla VPN WDM (ang. Wavelength Division Multiplexing) zwielokrotnianie w dziedzinie długości fali, jest to rodzaj technologii zwielokrotniania sygnałów, za pomocą światła laserowego. Zasada działania polega na podziale światła laserowego na kilka (nawet Data: Strona: 13 / 107

14 do kilkuset) fal o róŝnych długościach, przesyłanych w tym samym czasie, w tym samym medium transmisyjnym (włóknie optycznym). KaŜda długość tworzy osobny "kanał", który moŝe przenosić informacje. W zaleŝności od liczby kanałów rozróŝniamy technologię CWDM Coarse Wave Division Multiplexing i DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing. Przy CWDM jest do dyspozycji 8 długości fal, przy DWDM ich liczba moŝe sięgać 40, 80 i więcej. Data: Strona: 14 / 107

15 1 Streszczenie Miasto Rybnik, realizując działania w ramach rozwoju Społeczeństwa Informacyjnego, planuje zrealizować projekt Miejska sieć szerokopasmowa w Rybniku. W ramach projektu przewiduje się budowę szkieletu szerokopasmowej sieci miejskiej na terenie Miasta Rybnika. Sieć miejska (inaczej metropolitalna; MAN * Metropolitan Area Network) z zasady pokrywa swoim zasięgiem tereny miast. Sieci takie charakteryzują wysokie przepływności oraz stosowanie jako medium transmisyjnego kabli światłowodowych. Obecnie podstawową technologią stosowaną w sieciach metropolitalnych (w skrócie Metro) jest Ethernet. Technologia ta jest powszechnie stosowana w sieciach lokalnych (LAN Local Area Network). Nasze komputery osobiste pracujące w sieci lokalnej korzystają właśnie z protokołu Ethernet. W sieciach MAN rozwiązanie takie nazywane jest najczęściej Metro Ethernet. Podstawowa prędkość transmisji sieci lokalnych Ethernet wynosi 10 Mbps. Od wielu lat stosowane są juŝ sieci FastEthernet (szybki Ethernet) o prędkości transmisji 100 Mbps. W sieci Metro Ethernet stosowane są duŝo wyŝsze przepływności. Wynika to z konieczności zapewnienia komfortowej pracy wielu uŝytkownikom sieci (łączy ona przecieŝ wiele sieci lokalnych). Podstawową prędkością transmisji w sieci Metro jest 1 Gbps, a główne łącza takiej sieci mogą pracować z prędkością 10 Gbps. Jest to 1000 razy szybciej niŝ podstawowa prędkość sieci lokalnej. Aby zobrazować róŝnice w prędkości transmisji moŝna przytoczyć przykład przesłania zawartości płyty CD z jednego komputera w sieci lokalnej na drugi z prędkością 10 Mbps. Potrzeba na to czasu ok. 10 minut. W sieci o prędkości transmisji 10 Gbps zajmie to niecałą sekundę. Jednak sieć MetroEthernet to nie tylko wyŝsze przepływności. To takŝe zapewnienie odpowiedniej jakości usług (np. gwarancji pasma w obciąŝonej sieci czy gwarancji czasu opóźnienia pakietów danych). W sieciach lokalnych nie ma takiej * skróty i terminy techniczne uŝywane w dokumencie zebrano i opisano w Słowniku na stronie 4. Data: Strona: 15 / 107

16 potrzeby, gdyŝ korzysta z niej niewielka liczba uŝytkowników z tej samej organizacji. W szerokopasmowej sieci miejskiej przesyłany jest ruch wielu uŝytkowników (mogą to być setki tysięcy) z róŝnych organizacji. Stąd konieczność zapewnienia odpowiedniego poziomu obsługi oraz separacji ruchu róŝnych uŝytkowników. Urządzenia tworzące sieć MetroEthernet wspierają wiele mechanizmów, które pozwalają uŝytkować ją bez zakłóceń przez wielu uŝytkowników, którzy wykorzystują wiele róŝnych aplikacji do transmisji danych, transmisji głosu, a nawet transmisji video o jakości obrazu telewizyjnego lub lepszej. Sieć szerokopasmowa musi być przystosowana do transmisji danych od róŝnych uŝytkowników i z róŝnych źródeł. Mogą to być: wymiana informacji (połączenie sieci lokalnych) instytucji na terenie miasta, dostęp do zasobów sieci Internet, systemy komunikacji głosowej (telefonia IP), udostępnianie zasobów baz danych takich jak np. RSIP, aplikacje związane z systemem Elektronicznej Karty Miejskiej (e-karta), aplikacje związane z edukacją np. dostęp do zasobów bibliotek, monitoring miasta (przesyłanie obrazów z kamer), zapewnienie komunikacji dla Centrum Zarządzania Kryzysowego, zarządzanie transportem i ruchem drogowym np. sterowanie sygnalizacją świetlną na skrzyŝowaniach, dostęp do usług telemedycznych, w tym przede wszystkim konsultacje zdalne ze specjalistami w róŝnych szpitalach, i wiele innych zastosowań związanych z aspektami Ŝycia w mieście. Głównym celem projektu jest poprawa jakości infrastruktury teleinformatycznej w mieście i zapewnienie jak największej ilości mieszkańcom dostępu do szerokopasmowej sieci. Obecny stan tej infrastruktury jest niewystarczający i nie dostosowany do potrzeb zarówno mieszkańców jak i firm oraz administracji publicznej. Hamuje to rozwój usług świadczonych za pomocą sieci Internet (zarówno publicznych jak i prywatnych). Budowa sieci szkieletowej miasta jest planowana w oparciu o instytucje miasta oraz obiekty uŝyteczności publicznej. W celu zapewnienia dostępu do zbudowanej Data: Strona: 16 / 107

17 infrastruktury dla wszystkich zainteresowanych podmiotów, w lokalizacjach tych utworzone zostaną węzły dostępowe tak, aby umoŝliwić firmom świadczącym usługi internetowe dla mieszkańców oraz innym ewentualnym zainteresowanym dostęp do sieci (ze szczególnym uwzględnieniem peryferyjnych dzielnic miasta, w których z róŝnych względów świadczenie takich usług jest utrudnione). Rozwiązanie to pozwoli na zintegrowanie wszystkich jednostek organizacyjnych miasta we wspólnej sieci, a przez to lepszą jakość i efektywność oraz wzrost ilości usług z zakresu administracji publicznej dostępnych drogą elektroniczną, a zdecydowana większość mieszkańców będzie miała moŝliwość korzystania w swoich domach z dobrodziejstw szerokopasmowego Internetu. WaŜnym aspektem budowy sieci jest równieŝ moŝliwość jej wykorzystania w przyszłości do poprawy bezpieczeństwa w mieście poprzez rozbudowę systemu monitoringu wizyjnego miasta oraz budowy Centrum Zarządzania Kryzysowego. Ponadto ulegnie poprawie wymiana informacji pomiędzy jednostkami samorządu terytorialnego oraz innymi instytucjami. Lista instytucji w ilości około 180 została przedstawiona w Załączniku nr 1. Niewątpliwie sprzyjającym czynnikiem w zakresie rozwoju sieci szerokopasmowej miasta, w szczególności w zakresie szerokopasmowego dostępu do sieci Internet są lokalni operatorzy Internetowi, posiadający infrastrukturę dostępową na terenie osiedli miejskich. Operatorzy tych sieci mogą być dobrymi uŝytkownikami planowanej sieci, gdyŝ posiadają własnych klientów oraz infrastrukturę, a poprzez zbudowaną sieć będą mogli mieć dostęp do globalnej sieci Internet po bardzo rozsądnych cenach w miejscu IXP. Operatorzy lokalni mogą wspólnie nabywać usługi o większej przepustowości w miejscu, gdzie będą obecni róŝni dostawcy. Mogą rozwijać się takie inicjatywy jak Internet exchange (IX), np. działający juŝ w Rybniku RIX. SłuŜą one wymianie ruchu lokalnego pomiędzy operatorami, co powoduje zmniejszenie ruchu na stykach płatnych. MoŜna pokusić się o stworzenie wspólnych zasobów takich jak np. wspólny cache dla usług HTTP czy wspólne lokalne serwery usług. W celu realizacji powyŝszych załoŝeń oraz na podstawie przeprowadzonej analizy potrzeb uŝytkowników sieci (rozdział 4.3), w koncepcji zaproponowano budowę sieci teleinformatycznej, na którą składają się: kanalizacja teletechniczna o łącznej długości ok. 72 km, sieć kablowa światłowodowa o łącznej długości ok. 105 km, Data: Strona: 17 / 107

18 przyłącza do ok. 150 budynków, 3 węzły rdzeniowe (główne) połączone ze sobą łączami o przepustowości 10 Gbps, 12 węzłów agregujących rozmieszczonych na terenie całego miasta, Centrum Przetwarzania Danych, punkt wymiany ruchu z siecią Internet. Propozycję przebiegu sieci kablowej przedstawiono na planie miasta Rybnik w Załączniku 4. Kanalizacja teletechniczna będzie zbudowana z rur HDPE (polietylen wysokiej gęstości) i studni kablowych. W kanalizacji będą umieszczone kable światłowodowe o liczbie włókien od 12 do 96. Na głównych ciągach będą to kable magistralne o liczbie włókien 96 oraz 48. Do poszczególnych budynków doprowadzane będą kable 12 włóknowe. Kabel taki łączy się z kablem magistralnym za pomocą mufy rozgałęźnej umieszczonej w studni kablowej. W budynku kable wprowadza się do przełącznic światłowodowych, a włókna wyprowadza się na odpowiednie złącza optyczne. Do złącz moŝna podpiąć urządzenia aktywne takie przełączniki i routery, które będą tworzyć sieć Metro Ethernet. Sieć podzielono na obszary obejmujące wszystkie dzielnice miasta. Obszar Centrum w skład, którego wchodzą dzielnice ograniczone od północy ulicą Wyzwolenia, Kotucza i Budowlanych, od wschodu ulicą Budowlanych, od południa Obwiednią Południową, następnie linią kolejową i stacją PKP, a od zachodu ulicą Sybiraków. W skład obszaru wchodzą osiedla i dzielnice: Śródmieście, Dworek, Sławików, Maroko-Nowiny, Smolna. W obszarze tym znajduje się juŝ część sieci, która została wybudowana lub zaprojektowana pod system monitoringu. Nitka śorska to odgałęzienie sieci, które zaczyna się na rondzie Mikołowskim i przechodzi przez dzielnice i osiedla Paruszowiec-Piaski, Meksyk, Piaski, Ligota- Ligocka Kuźnia, Gotartowice, Boguszowice, Nowy Dwór, Osiedle Południe, Kłokocin. Nitka Chwałowicka rozpoczyna się na rondzie Chwałowickim i zasila Kozie Góry oraz Chwałowice. Nitka Wodzisławska bierze początek na rondzie Wodzisławskim i przechodzi przez Zamysłów, Niedobczyce, Rymer, Osiedle Morcinka, Niewiadom, Buzowice, Kolonia Helenka, Popielów, Radziejów. Data: Strona: 18 / 107

19 Nitka Rudzka rozpoczyna się na rondzie Mezamet i zasila Orzepowice oraz Rybnicką Kuźnię. Nitka Gliwicka formalnie zaczyna się w punkcie przecięcia się sieci z ulicą Wyzwolenia, przechodzi przez dzielnicę Rybnik-Północ i dalej biegnie wzdłuŝ ulicy Gliwickiej, tworząc punkty dostępowe dla takich obszarów jak Wawok, Wielopole, Józefowiec, Strąkowiec,i kończy się na wysokości ul. Podmiejskiej i linii kolejowej do Elektrowni Rybnik. Do tego obszaru włączona jest takŝe dzielnica Kamień. W skład powyŝszych obszarów nie weszły następujące osiedla i dzielnice: Wrzosy, Zebrzydowice, Grabownia, Golejów, Chwałęcice, Stodoły, Ochojec. Połączenie tych obszarów do sieci miejskiej będzie tymczasowo realizowane poprzez budowę radiolinii o odpowiedniej przepływności. Na terenie dzielnic Grabownia oraz Chwałęcice planowana jest budowa kanalizacji łączącej poszczególne lokalizacje. W koncepcji przedstawiono takŝe docelowy wariant budowy kanalizacji dla wszystkich obszarów. Całkowita długość kanalizacji w tym wariancie wynosi ok. 85 km. W rozdziale 6.2 przedstawiono koszty takiego rozwiązania z podziałem na poszczególne obszary. Zestawienie takie pozwoli Zamawiającemu zdecydować, które obszary będzie moŝna zrealizować w ramach dostępnego budŝetu. Całkowity koszt budowy sieci w zaproponowanym wariancie kabloworadiowym wyniósł niecałe 16,5 mln zł netto. Koszt budowy w wariancie kablowym jest o ok. 1 mln zł wyŝszy. Do realizacji w ramach budŝetu projektu Miejska sieć szerokopasmowa w Rybniku wytypowano obszar Centrum oraz nitki: chwałowicką, wodzisławską, gliwicką wraz z obszarem Kamień oraz obszary podłączone radiolinią: Grabownia i osiedle Wrzosy. W obszarach tych znajduje się 138 jednostek organizacyjnych miasta wytypowanych do podłączenia, co stanowi 76% wszystkich jednostek. Sieć pokrywa dzielnice zamieszkałe przez 64,5% ludności miasta. Ze względu na ograniczony budŝet nie włączono m.in. nitki Ŝorskiej, której obszar obejmuje 23% mieszkańców. W pierwszej kolejności będzie zrealizowana budowa obszaru Centrum. Harmonogram przewiduje uruchomienie sieci szerokopasmowej w przeciągu 30 miesięcy od daty rozpoczęcia inwestycji. Kolejne obszary będą łączyć się z obszarem Centrum, a termin zakończenia inwestycji w tych obszarach będzie opóźniony o ok. 1 do 3 miesięcy, co wynika z czasu, jaki jest potrzebny na dokonanie Data: Strona: 19 / 107

20 odbioru i uruchomienie pierwszego obszaru. Realizacja całej inwestycji powinna zatem zakończyć się po ok. 33 miesiącach (2 lat i 9 miesiącach) od rozpoczęcia inwestycji. 2 Wstęp Celem projektu jest zwiększenie na terenie Miasta Rybnik moŝliwości uŝytkowania szerokopasmowej komunikacji elektronicznej poprzez zbudowanie miejskiej sieci szerokopasmowej. Powstała sieć tworzona będzie w oparciu o zasoby i lokalizacje instytucji na terenie Miasta Rybnik świadczących usługi publiczne na rzecz mieszkańców miasta i będzie wykorzystywana dla zaspokojenia potrzeb wszystkich mieszkańców i podmiotów działających na terenie Miasta. Celem niniejszego opracowania jest dokonanie analizy techniczno-ekonomicznej i zarekomendowanie rozwiązania pozwalającego na realizację celu projektu przy zachowaniu zasady ekonomiki nakładów w stosunku do rezultatów. 2.1 Sieć miejska Sieć miejska zwana inaczej metropolitalną (Metropolitan Area Network - w skrócie MAN) jak sama nazwa wskazuje pokrywa swoim obszarem powierzchnię miasta lub skupiska miast. Budowa sieci miejskiej moŝe odbywać się na wiele sposobów. Wynika to z uwarunkowań lokalnych, istniejących i planowanych połączeń światłowodowych, posiadanych urządzeń etc. W zaleŝności od wymagań oraz obszaru na którym dana sieć jest budowana, stosowane są róŝnego rodzaju technologie. Obecnie podstawową technologią dostępową wykorzystywaną w budowie sieci Metro jest Ethernet, stąd często uŝywana jest nazwa rozwiązania: Metro Ethernet. Ethernet wykorzystywany jest do realizacji ostatniej mili do uŝytkownika, jak równieŝ do budowy połączeń szkieletowych w sieci MAN. Niekiedy sieć Metro Ethernet jest porównywana z duŝą siecią kampusową. Wynika to z faktu, Data: Strona: 20 / 107