Перспективные решения широкополосного радиодоступа для обеспечения оперативно-розыскных мероприятий

Р ешение широкого спектра задач информационного обеспечения оперативно-розыскной деятельности связано с передачей оперативной аудио-, видео- и навигационно-временной информации в реальном масштабе времени на стационарные или мобильные контрольные пункты оперативных подразделений органов внутренних дел. Проведение отдельных видов оперативно-розыскных мероприятий оперативными подразделениями предполагает использование достаточно развитой транспортной информационной инфраструктуры на основе проводных и волоконно-оптических каналов связи.

Однако в условиях осложнения оперативной обстановки и возникновения чрезвычайных ситуаций организация оперативно-розыскных мероприятий требует привлечения значительного количества сил и средств оперативных и специальных подразделений, что обусловлено увеличением количества точек оперативного контроля, объема получаемой и обрабатываемой аудио-, видео- и навигационно-временной информации, необходимостью организации дополнительных временных контрольных пунктов.

В этих условиях превентивное либо оперативное развертывание закрытой территориально распределенной муль-тисервисной сети широкополосного радиодоступа как транспортной среды, объединенной с системами обработки информации оперативных подразделений и специальными техническими средствами на объектах оперативной заинтересованности в единую инфраструктуру, позволит организовать передачу оперативно-значимой информации непосредственно на постоянные или центральные контрольные пункты. Такая интеграция, на взгляд автора, создаст дополнительные возможности повышения эффективности мероприятий за счет оптимальной рас- становки сил и средств оперативных и специальных подразделений.

Существующие технологии широкополосного радиодоступа позволяют организовать сети различных типов и решать широкий спектр задач от развертывания сети в отдельно взятом районе проведения оперативно-розыскных и специальных мероприятий до распределенной сети в масштабе обслуживаемой органом внутренних дел территории.

Говоря о системе широкополосного радиодоступа как о мультисервисной, мы подразумеваем, что она предназначена не только для передачи аудиовидеоинформации в реальном масштабе времени, но и предоставляет пользователям параллельный доступ к необходимым информационно-справочным системам и иным базам данных.

Наиболее важными этапами реализации мультисервисных сетей широкополосного радиодоступа являются:

• ♦    выбор сетевых технологий, протоколов, схем адресации, систем мониторинга и управления, а также средств обеспечения информационной безопасности сети;

• ♦    определение оптимальной топологии сети с учетом взаимной удаленности объектов, характеристик местности, наличия и состояния действующих линий связи и элементов сетевой инфраструктуры, согласно требованиям по приоритетности трафика, распределению пропускной способности и надежности сети;

• ♦    выработка рекомендаций по внедрению, расширению и модернизации сети, регламента ее эксплуатации.

Для реализации сети широкополосного радиодоступа может быть использовано оборудование различных стандартов, но в силу ряда причин наибольшее распространение получило семейство стандартов IEEE 802.11.

Особое внимание привлекают многоузловые сети, реализованные по технологии Mesh [1 – 3] (стандарт IEEE 802.11s). Такие сети имеют ячеистую топологию и представляют собой некоторое количество взаимодействующих друг с другом устройств беспроводной связи и оконечных устройств. Высокая пропускная способность многоузловой сети достигается за счет того, что устройство беспроводной связи, выступающее в качестве базового элемента (узла), способно выступать как в роли маршрутизатора, так и точки доступа. Если ближайшая точка доступа перегружена, данные перенаправляются к ближайшему незагруженному узлу. Пакеты данных продолжают перемещаться от одного узла к другому, пока не достигнут места назначения, т.е. получателя информации.

Алгоритм функционирования Mesh-сети, реализованный программно в каждом устройстве, заключается в следующем. Как только точка доступа установлена и включена, она автоматически обнаруживает другие точки доступа и позиционирует свою роль в сети. Это свойство оборудования снимает необходимость постоянного ручного администрирования сети. Топология ячеистых сетей предусматривает либо прямую связь между образующими их узлами, либо транзитную передачу данных между источником и получателем. Перед тем как начать обмен данными, каждый узел должен определить, какую функцию в сети он будет выполнять – функцию точки доступа, служить транзитным устройством или сочетать обе эти функции. Далее индивидуальные узлы идентифицируют своих соседей, используя протокол типа «запрос – ответ». После окончания процедуры обнаружения узлы определяют характеристики коммуникационных каналов: мощность принимаемого сигнала, пропускную способность, задержку пакетов и частоту ошибок. Узлы обмениваются этими значениями, а затем на их основе каждый узел выбирает наилучший маршрут соединения со своими соседями.

Процессы обнаружения и выбора наиболее оптимального маршрута выполняются в фоновом режиме, в результате чего каждый узел располагает актуальным списком взаимодействующих устройств (по IP или MAC адресам). В случае недоступности по тем или иным причинам какого-либо узла соседние могут быстро переконфигурировать свои таблицы в оперативной памяти и вычислить новый оптимальный маршрут. Таким образом, как только сеть запускается в эксплуатацию, она начинает автоматически управлять своей работой, благодаря функциям самоадапта-ции и самовосстановления. Если точка доступа отключается (или выходит из строя) или какой-либо сегмент сети оказывается перегруженным, сеть автоматически переопределяет маршруты передачи данных между точками, что позволяет предотвратить сбои в информационном обмене. Это свойство делает ячеистые сети очень надежными.

Широкополосные сети радиодоступа принципиально могут состоять из десятков и даже сотен узлов, что позволяет легко масштабировать их в пределах территории обслуживания и обеспечивать необходимую избыточность по пропускной способности. Кроме этого, использование множества возможных маршрутов доставки данных также повышает пропускную способность сети. Узлы остаются автономными устройствами, способными самостоятельно управлять своей работой, и в то же время являются компонентом общей сети, допускающим управление из центральной точки. Системный администратор при необходимости может выполнить мониторинг и сконфигури- ровать отдельные элементы, узлы, кластеры или всю сеть.

Обеспечение информационной безопасности системы беспроводного доступа является серьезной проблемой, что обусловлено широким распространением у населения устройств беспроводной связи стандарта 802.11b/g (ноутбуки, карманные персональные компьютеры, мобильные телефоны и т.д.). В связи с этим в системе широкополосного радиодоступа на основе технологии Mesh предусмотрено наличие подсистемы мониторинга сети, основной задачей которой является не только ее конфигурирование, но и идентификация несанкционированного доступа в сеть, а также определение места, откуда он ведется.

Подсистема безопасности в оборудовании Mesh-сетей предусматривает наличие механизмов криптографической защиты, препятствующих несанкционированному доступу к сетевым ресурсам, нанесению им ущерба, перехвату и дешифровке передаваемой информации. Как правило, точки доступа Mesh-сети используют для аутентификации пользователей встроенную базу данных, но основным средством, обеспечивающим безопасность сети, является интегрированный в нее сервер аутентификации RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service).

В настоящее время оборудование Mesh представлено целым спектром продуктов от известных зарубежных производителей, таких как Motorola [4], Cisco [5 – 6], D-Link [7] и др.

Не углубляясь в анализ технических характеристик оборудования конкретных производителей, отметим лишь общие характеристики. Как правило, все внешние Mesh-точки доступа совместимы с оборудованием стандарта IEEE 802.11b/g, что позволяет использовать в качестве оконечных устройств недорогое широко распространенное оборудование. Они исполняются в металлическом, влагозащитном и термостабилизированном корпусе, имеют класс защиты IP-66 (всепогодное исполнение). Такие точки доступа, как правило, работают в диапазоне 2,4 ГГц для увеличения радиуса действия системы и в диапазоне 5 ГГц для минимизации частотной интерференции. При этом внешние и внутренние точки доступа Mesh, с одной стороны, обеспечивают

радиосигналом зону своего покрытия, с другой стороны, одновременно осуществляют передачу служебного трафика между аналогичными точками доступа с помощью протокола динамической маршрутизации. Точки доступа оснащены соответствующими разъемами, с помощью которых к ним можно подключать самые разнообразные антенные системы (изотропные либо направленные) в зависимости от структуры беспроводной сети и условий ее построения.

Для администрирования Mesh-сети большого масштаба (до нескольких сотен узлов) разработчики поставляют совместно с оборудованием централизованное управляющее программное обеспечение, которое может быть установлено на сервере аутентификации. Это программное обеспечение может управлять и контролировать все узлы Mesh-сети. Дружественный графический интерфейс программного обеспечения позволяет системному администратору контролировать статус сети в реальном масштабе времени и осуществлять управление ею.

Таким образом, системы широкополосного радиодоступа на основе технологии Mesh рассматриваются как серьезное дополнение существующим проводным и волоконно-оптическим каналам, используемым в качестве транспортной среды для передачи оперативной аудио-, видео- и навигационно-временной информации на контрольные пункты оперативных и специальных подразделений.

Для экспериментального апробирования была реализована сеть широкополосного радиодоступа по технологии Mesh для проведения мероприятий по видеонаблюдению. В качестве узлов использовались беспроводные маршрутизаторы Linksys WRT54G, в которых предварительно было изменено программное обеспечение по методике Broadband-Hamnet™ [8].

Рис. 1. Схема организации мультисервисной сети широкополосного радиодоступа по технологии Mesh для проведения оперативного наблюдения

Основой такой сети являлась совокупность взаимодействующих друг с другом в соответствии с алгоритмом динамической маршрутизации внешних точек доступа, размещаемых на различных конструктивных элементах зданий и высотных сооружениях ( рис. 1 ). Количество таких точек определялось характером местности, плотностью застройки и масштабом территории обслуживания.

Основным требованием при территориальном планировании размещения внешних точек доступа являлось обеспечение условий прямой радиовидимости по крайней мере трех узлов между собой.

В качестве источника видеоизображения использовалась беспроводная IP-камера D-Link DCS-G900 (802.11 b/g), в качестве источника питания которой применялась аккумуляторная батарея с напряжением 5 вольт. Для диагностики функционирования сети, измерения ее параметров, контроля трафика и защищенности сети применялось программное обеспечение мониторинга Wi-Fi сетей CommView Wi-Fi компании Tamosoft. При использовании CommView Wi-Fi в качестве приемника использовался двухдиапазонный беспроводный адаптер TP-Link TL-WDN3200.

Результаты экспериментального апробирования Mesh-сети показывают, что на всей территории экспериментального участка связь беспроводной IP-камеры с узлами сети оставалась устойчивой, что позволяло непрерывно в реальном масштабе времени получать видеоизображение при перемещении объекта. При этом подключение камеры к узлу с максимальным уровнем мощности происходило автоматически в соответствии с алгоритмом динамической маршрутизации.

В заключении отметим, рассмотренный в статье вариант широкополосного радиодоступа на основе мультисер-висной Mesh-сети является лишь иллюстрацией возможной ее реализации и не является окончательным и не требующим обсуждения. Решение такой задачи требует проведения комплекса исследований по алгоритмам функционирования сети и вопросам сетевой безопасности, выполнения опытноконструкторских работ по созданию нового или модернизации существующего оборудования, проведения испытаний в реальных условиях и сертификации по требованиям МВД России ■