SIEĆ TELEINFORMATYCZNA W GMINIE STOSZOWICE

Opis sieci teleinformatycznej w gminie Stoszowice oparty jest na dokumentach, które powstały w ramach programu e-VITA. Wśród nich kluczową rolę odegrały "Koncepcja Wdrożenia Teleinformatycznego w Gminie Stoszowice", "Założenia do strategii informatyzacji gminy…" oraz opracowany na podstawie koncepcji "Projekt Sieci Teleinformatycznej". Autorami wymienionych dokumentów są inżynierowie ComputerLand i eksperci Fundacji Wspomagania Wsi (w tym przedstawiciele Infovide i Stowarzyszenia "Edukacja Inaczej"). Wszystkie urządzenia sieciowe zainstalowane w ramach wdrożenia pochodzą z dotacji Cisco Systems.
Celem budowy sieci teleinformatycznej w gminie było umożliwienie szerokopasmowego dostępu do Internetu jednostkom samorządowym, a w szczególności szkołom i urzędowi gminy. Docelowo przewidywano również przygotowanie radiowej sieci dostępowej dla mieszkańców. Jeszcze przed przystąpieniem do programu e-VITA, Rada Gminy i Wójt skłaniali się ku wizji budowy sieci światłowodowej. Ich determinacja i zaangażowanie zdecydowały o przyjęciu tejże koncepcji w trakcie realizacji programu.
Zanim ruszyły prace montażowe w gminie, inżynierowie ComputerLandu i eksperci Fundacji Wspomagania Wsi wykonali olbrzymią pracę, przygotowując ostateczną koncepcję wdrożeniową. Końcowym efektem ich działań było stworzenie nowoczesnej sieci teleinformatycznej dla gminy Stoszowice, opartej na bazie łączy światłowodowych. 
Ze względu na zastosowaną technologię transmisji, sieć obejmuje dwa obszary tj. węzły połączone łączami światłowodowymi pracującymi w technologii Gigabit Ethernet 1000Base-LX, stanowiące szkielet całej sieci. Technologia przesyłu danych Ethernet znana jest od lat. Jej najnowszą wersją jest Giga Ethernet, protokół pozwalający na przesył z prędkością dochodzącą nawet do 10 gigabitów na sekundę.
Odbiorcy znajdujący się poza zasięgiem światłowodu, dostęp do sieci uzyskali za pomocą sygnału radiowego przy wykorzystaniu technologii WLAN. WLAN to sieć lokalna zrealizowana bez użycia przewodów, zaprojektowana zgodnie ze standardem IEEE 802.11b. Do komunikacji za pomocą fal radiowych wykorzystuje się pasmo 2,4 GHz.
Tak powstała sieć została podłączona do sieci Ineternet. Najważniejszym punktem systemu jest centrum dostępowe, które zostało zlokalizowane w budynku Gminnego Ośrodka Kultury (GOK) w Srebrnej Górze. Z budynku GOK sieć rozchodzi się w dwóch kierunkach, w stronę Stoszowic i Przedborowej, tworząc kształt litery C.

Większość gminnych instytucji jest bezpośrednio podłączona do sieci światłowodowej. Węzły sieci zostały zlokalizowane w Gminnym Ośrodku Kultury, Szkole Podstawowej i Zakładzie Usług Komunalnych w Srebrnej Górze, Gimnazjum w Budzowie, budynku Urzędu Gminy i w Szkole Podstawowej w Stoszowicach, Grodziszczu i Przedborowej oraz w Świetlicy w Jemnej i Domu Sołtysa w Różanej.
Pozostałe "punkty" położone z dala od podstawowej sieci światłowodowej podłączone są przy użyciu łączy radiowych. Są to: Przedszkole i Schronisko turystyczne w Srebrnej Górze (?), Świetlice w Budzowie, Stoszowicach i Grodziszczu.
Ponieważ celem wdrożenia było również udostępnienie Internetu dla mieszkańców, już na etapie planowania przewidziano budowę systemu dostępu radiowego zgodnego ze standardami Wi-Fi. Anteny systemu zostały zlokalizowane w większości wymienionych stacji bazowych sieci, t.j.: Zakładzie Usług Komunalnych, Gimnazjum w Budzowie, budynku Urzędu Gminy, świetlicy w Jemnej, D.S. Różanej i Przedborowej oraz w Szkole Podstawowej w Przedborowej.
Dodatkowo anteny systemu radiowego zostały zlokalizowane na obiektach nie będących własnością gminy. Są to Kościół Ewangelicki w Srebrnej Górze, dom jednego z radnych gminy oraz Kościół Katolicki w Grodziszczu, Dom Sołtysa w Różanej. Dzięki temu około 85% mieszkańców gminy znajdzie się w zasięgu sieci radiowej. Nie wszyscy mieszkańcy posiadają komputery i nie będą mogli bezpośrednio korzystać z sieci teleinformatycznej. Dla nich gmina Stoszowice przygotuje punkty publicznego dostępu do Internetu. Do tego celu będą wykorzystywane przede wszystkim pracownie komputerowe w szkołach, udostępniane po zakończeniu zajęć lekcyjnych. Takie telecentra powstaną w GOK-u w Srebrnej Górze, szkołach podstawowych w Srebrnej Górze, Stoszowicach, Grodziszczu i Przedborowej, w Gimnazjum w Budzowie, w świetlicach w Budzowie, Stoszowicach, Przedborowej i Grodziszczu.

Sieć światłowodowa

Radio czy kabel? Pierwsze pytanie, które pojawiło się jeszcze w trakcie budowania koncepcji dotyczyło sposobu transmisji sygnału. Każde rozwiązanie posiada swoje zalety, ale ma i wady. Sieć radiowa pozwala na szybszy montaż, ale niesie za sobą poważne komplikacje inwestycyjne, których doświadczyliśmy na "własnej skórze". Pojawiające się problemy są przede wszystkim związane z niekorzystnym ukształtowaniem terenu oraz niewystarczającą liczbą wysokich budynków lokalizacyjnie odpowiednich do montażu anten. Wieże kościołów są często dla tych urządzeń niedostępne, ze względu na brak zgody na przeprowadzenie instalacji ze strony konserwatora zabytków lub użytkownika obiektu. Tak zdarzyło się w Stoszowicach i Budzowie. Naturalne wyniesienia lub nawet grupy drzew mogą stanowić przeszkodę nie do pokonania dla fal radiowych. W takim przypadku buduje się maszty antenowe. Niestety koszt takich inwestycji jest bardzo wysoki.
W przypadku sieci kablowych (światłowodowych) musimy wykonać tzw. roboty liniowe przy układaniu kabla. Może się to wiązać z koniecznością pokonywania przeszkód terenowych (drogi, tory kolejowe, rzeczki) i przechodzenia przez grunty użytkowników, nie zawsze przychylnych naszym pracom. Światłowód zapewnia jednak wyższą przepustowość i jest niewrażliwy na warunki atmosferyczne. Ostatecznie zdecydowano, że program zostanie zrealizowany w oparciu o sieć światłowodową.
Roboty liniowe, czyli przede wszystkim układanie kabla światłowodowego, zostały wykonane i sfinansowane przez gminę Stoszowice, jako jej wkład własny do projektu e-VITA. Zastosowana technologia zminimalizowała uciążliwość i czasochłonność wykonywanych prac ziemnych. Dzięki temu cały zakres robót został wykonany już na początku jesieni 2005 roku. Obsługa sieci jest realizowana przy pomocy urządzeń Cisco Systems.

Centrum Dostępowe

Podstawowym elementem sieci IP jest węzeł internetowy. Zapewnia on łączność z siecią szkieletową Frame Realy Polpak o przepustowości 2 Mb/s. Przez węzeł przechodzą wszystkie informacje do sieci internetowej i z powrotem. Centrum dostępowe zostało zlokalizowane w budynku Gminnego Ośrodka Kultury w Srebrnej Górze. Zastosowane przez ComputerLand rozwiązanie umożliwia wykorzystanie w węźle internetowym więcej niż jednego łącza internetowego (router Cisco 3845 umożliwia obsługę więcej niż jednego łącza). Takie rozwiązanie pozwoli w późniejszym czasie uruchomić dodatkowe łącza, a zatem zwiększyć bezpieczeństwo sieci i jej realną przepustowość.
Dla zapewnienia bezpieczeństwa węzeł internetowy posiada zaporę ogniową (firewall) Cisco PIX 525 , Content Engine 510, który pracuje jako cache WWW (szybka pamięć buforowa, w której tymczasowo i "na zapas" przechowywane są dane) oraz sondę IDS z serii Cisco IDS 4215. IDS (Intrusion Detection System) jest jednym ze sposobów zabezpieczania sieci, stosowanym w celu ewentualnego wykrycia sprawcy (często w trakcie dokonywania włamania).

Stacje Bazowe

Zasadniczo dla stacji bazowych systemu radiowego, które nie są zlokalizowane w obiektach gminnych użyto urządzeń Catalyst 3550 oraz Catalyst 2950. Podstawową funkcją urządzeń przełączających Catalyst, w zależności od typu węzła, jest realizacja połączeń pomiędzy urządzeniami radiowymi zgromadzonymi w danym węźle (stacja bazowa), zasilenie telefonów IP oraz połączenie z rdzeniem sieci przez łącze lub łącza światłowodowe. W zależności od typu urządzenia wyposażone są one w 2 lub 4 interfejsy GE typu SFP (Catalyst 3750/3560) lub GBIC (Catalyst 3550, 2950), które mogą zostać obsadzone interfejsami światłowodowymi.
Dla węzłów abonenckich takich jak Świetlice w Budzowie, Stoszowicach, Grodziszczu oraz Przedszkole i Schronisko w Srebrnej Górze, użyto prostych przełączników 8-mio portowych Cisco Catalyst 2940.

Podsystem telefonii IP

Kolejnym podsystemem objętym projektem jest podsystem telefonii IP. Pierwotnie Gmina planowała objęcie telefonią IP cały obszar odpowiadający zasięgiem sieci. Ostatecznie telefony internetowe otrzymały wszystkie jednostki samorządowe. Z instytucji samorządowych można dzwonić do jednostek gminnych i do sieci publicznej TP SA. Pozwala to obniżyć koszty łączności wewnątrz gminy. Nie zrealizowano natomiast pierwotnego zamiaru udostępnienia telefonów dla mieszkańców, ponieważ Gmina musiałaby zostać operatorem telekomunikacyjnym. Niemniej jest to pierwsze, poza biznesowe, duże wdrożenie telefonii IP.
Na podsystem składają się telefony IP, bramy głosowe do publicznej sieci telefonicznej oraz urządzenia/oprogramowanie sterujące pracą telefonów. Centrum zarządzania systemem telefonii IP, tzw. CallManager, umieszczono w GOK-u. Dodatkowo w GOK-u zainstalowano bramę do telefonicznej sieci publicznej (Cisco 2821),, która została podłączona do łącza ISDN PRA operatora telefonii publicznej (TP SA). W Urzędzie Gminy zainstalowano drugą bramę głosowa (Cisco 2851) wyposażoną w 4 porty ISDN BRI oraz 4 interfejsy analogowe FXS (pozwalają na bezpośrednie dołączenie do niego aparatów telefonicznych) i 4 interfejsy analogowe FXO (dzięki nim centrala traktuje router jak aparat telefoniczny).
W obiektach małych takich jak świetlice, szkoły, gimnazja i ZUK przewidziano instalacje pojedynczych telefonów IP, podłączonych do sieci LAN.. Zrezygnowano natomiast z podłączania do nowopowstałej sieci istniejących już urządzeń analogowych typu faks, zakładając, że tak jak obecnie będą one podłączone bezpośrednio do sieci publicznej.

Podsystem autentykacji

W trakcie przygotowywania wdrożenia, wiele czasu poświęcono rozwiązaniom zapewniającym bezpieczeństwo sieci. W chwili obecnej jest to istotny problem dotyczący wszystkich sieci, które udostępniają swoje dane do publicznej wiadomości. Również firma Cisco Systems bardzo poważnie traktuje to zagadnienie. Podsystem autentykacji będzie realizowany w oparciu o Cisco Secure ACS. Zadaniem tego systemu będzie autentykowanie (hasło i nazwa użytkownika) urządzeń i użytkowników, którzy będą chcieli uzyskać dostęp do zasobów sieci. Ze względu na radiowy charakter sieci (dostęp nie jest fizycznie limitowany) jest to szczególnie ważny element systemu. Zastosowane oprogramowanie wykorzystuje własną platformę sprzętową.

Sieć radiowa WLAN

W ramach wdrożenia Cisco Systems wraz z Fundacją Wspomagania Wsi dostarczyły niezbędne urządzenia podsystemu radiowego. Ich montażem oraz wykonaniem koniecznej infrastruktury technicznej zajęła się Gmina. Sieć radiowa została zbudowana w oparciu o stacje bazowe sieci teleinformatycznej. Jej abonentami są niektóre instytucje samorządowe nie objęte zasięgiem światłowodu oraz gospodarstwa domowe znajdujące się w zasięgu fal radiowych. Połączenia radiowe korzystają ze standardu 802.11b (prędkość transmisji od 1Mbps do 11Mbps).
Stacje abonenckie zlokalizowane w obiektach gminnych wykorzystują urządzenie radiowe Aironet WGB 352, pracujące w trybie Client i otwierające połączenie radiowe IEEE 802.11b do urządzeń radiowych na stacji bazowej. Abonenci indywidualni, czyli gospodarstwa domowe znajdujące się w polu sygnału radiowego, również będą mogli korzystać z systemu dostępu abonenckiego WLAN.
Należy nadmienić, ze w przypadku abonentów indywidualnych z dalszych rejonów komórki abonenckiej lub posiadających urządzenia o słabszych parametrach nadawczych, zachodzi ryzyko wystąpienia niekorzystnego wpływu i pogorszenia jakości połączeń pozostałych abonentów, w tym abonentów gminnych, poprzez zakłócanie pracy komórki.
Liczba abonentów przypadająca na daną komórkę abonencką ma również wpływ na średnią efektywną prędkość transmisji każdego abonenta (medium współdzielone). Zalecana liczba abonentów indywidualnych nie powinna przekraczać 50 przypadających na jedno urządzenie radiowe (na pojedynczą antenę komórki abonenckiej).
W celu zwiększenia zasięgu i polepszenia jakości połączeń wszystkich abonentów danej komórki abonenckiej zalecane jest, aby instalowane anteny abonenckie miały jak największy uzysk i nie przekraczały dopuszczalnych mocy (maksymalna moc efektywna 20 dBm). Aby zwiększyć efektywność transmisji zastosowano anteny kierunkowe YAGI lub inne o podobnych parametrach. Anteny zostały zainstalowane w tzw. widzialności wzrokowej anteny stacji abonenckiej. Zadbano również, by w pobliżu linii prostej prowadzącej do tych anten nie było przeszkód w postaci drzew, słupów lub innych budynków.
Wskazane jest, by urządzenia instalowane u abonentów indywidualnych były zgodne ze standardem Wi-Fi oraz zapewniały wsparcie dla technologii WPA (ang. WiFi Protected Access - to standard szyfrowania stosowany w sieciach bezprzewodowych standardu IEEE 802.11). Do realizacji przyjęto dwa rodzaje uwierzytelniania i zabezpieczenia połaczeń radiowych: - "EAP-FAST" –metoda pozwalająca kontrolować dostęp do sieci (konieczność logowania się) oraz szyfrować transmisję. Takie rozwiązanie zostało zastosowane w trakcie realizacji projektu.

Zarządzanie siecią

Jako oprogramowanie do zarządzania siecią przewidziano Pakiet Cisco Works Small NMS Solution, który jest prostą platformą SNMP (Simple Network Management Protocol), umożliwiającą monitorowanie stanu węzłów SNMP. Jest to standard protokołu używanego do nadzoru i zarządzania komputerami, najczęściej wykorzystywany w urządzeniach teleinformatycznych typu router, switch i modem. SNMP to obecnie najpopularniejszy protokół służący do zarządzania sieciami. Swoją popularność zawdzięcza przede wszystkim małemu dodatkowemu obciążeniu sieci generowanemu przez sam protokół oraz niewielkiej ilości poleceń własnych, obniżającej koszty urządzeń go obsługujących.
Dodatkowo pakiet posiada wbudowane narzędzie do zarządzania konfiguracjami urządzeń Cisco. W ramach ustaleń Gmina miała za zadanie dostarczyć stację PC, na której zostało uruchomione w/w oprogramowanie.
W centralnym węźle zainstalowano również system Cisco Works Wireless LAN Solution, umożliwiające zarządzanie urządzeniami radiowymi oraz pasmem radiowym np. wykrywanie nielegalnych nadajników sygnału WLAN IEEE 802.11b. Zastosowane oprogramowanie wykorzystuje własną platformę sprzętową.

Podsumowanie

Końcowym efektem programu e-Vita jest stworzenie nowoczesnego systemu komunikacji, który zwiększa szansę na poprawę jakości życia oraz rozwój społeczny i ekonomiczny obszaru. Sukcesem przedsięwzięcia jest fakt, że po raz pierwszy mała wiejska gmina będzie posiadać nowoczesną sieć teleinformatyczną. Stało się to dzięki wykorzystaniu urządzeń firmy Cisco Systems i wprowadzeniu nowoczesnych rozwiązań technicznych.