CC BY
17
различными длинами волн возбуждения, требуют несколько диодных устройств. Это может увеличить стоимость системы, особенно, если требуется охлаждение диодов.
Последние - безусловно, самые чувствительные инструменты и предлагают исключительный динамический диапазон, но поскольку они являются точечными регистраторами, то для получения двумерного изображения требуется слишком большое время и большое количество каналов.
Использованные источники:
1. Каменский В. А., Орлова А. Г. Методы биоимиджинга. Программа курса: Учебно-методическое пособие. Н.Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2010. — 33 с.
2. Leblond F., Davis S. C., Valdes P. A., Pogue B. W., "Pre-clinical whole-body fluorescence imaging: Review of instruments, methods and applications." Journal of photochemistry and photobiology. Biology, 2010. 98(1): pp. 77-94
УДК 004.056.53
Козлов С.Ю. студент 6-го курса Институт компьютерных технологий и информационной безопасности Южный федеральный университет научный руководитель: Амплиев А.Е., к.техн.н.
доцент
кафедра «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» Российская Федерация, г. Таганрог ЗАЩИЩЁННАЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ СВЯЗИ, СПРОЕКТИРОВАННАЯ ПО ТЕХНОЛОГИИ GPON
Аннотация:
В работе рассматривается вопрос проектирования волоконно-оптической линии связи по технологии GPON (Gigabit Passive Optical Network). В ходе исследования использованы новейшие технологии и программно-аппаратные решения для достижения максимальной скорости передачи и защищённости волоконно-оптической линии связи. Предложена структурная схема, реализующая передачу данных на основе технологии GPON, предусматривающая использование современных устройств криптографии и рефлектометрии. Использование технологии GPON позволяет осуществлять передачу данных на высоких скоростях, а так как используются современные разработки в области защиты ВОЛС, то можно быть уверенным в конфиденциальности информации.
Ключевые слова: GPON , ВОЛС, защищённая волоконно-оптическая линия связи, телекоммуникации.
Kozlov S. Y.
Student of the 6th year Institute of Computer Technologies and Information Security
South Federal University Taganrog, Russian Federation Scientific adviser: Ampliev A.E.
Candidate of Technical Sciences Associate Professor of the Department "Information Security of
Telecommunication Systems" PROTECTED FIBER OPTICAL COMMUNICATION LINE PROJECTED BY GPON TECHNOLOGY
Annotation:
The paper discusses the issue of designing a fiber-optic communication line using GPON technology (Gigabit Passive Optical Network). The study used the latest technology and software and hardware solutions to achieve maximum transmission speed and security of fiber-optic communication lines. A block diagram is proposed that implements data transfer based on GPON technology, which involves the use of modern cryptography and reflectometry devices. The use of GPON technology allows data transfer at high speeds, and since modern developments in the field of fiber optic protection are used, it is possible to be confident in the confidentiality of information.
Keywords: GPON, fiber optic, protected fiber-optic communication line, telecommunications.
В современном мире волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) используются для передачи информации всё чаще. Передачу информации посредством оптического волокна можно встретить не только в магистральных линиях связи, но и в локальных сетях одного здания. С развитием оптической транспортной инфраструктуры связи в нашей стране вопрос развития и проектирования современных ВОЛС становится все более актуальным. Своё распространение ВОЛС получили благодаря своей огромной пропускной способности, по сравнению с медными линиями передачи и дешевизне производства оптического волокна, которое изготовлено из кварца. Также несомненным преимуществом волоконной оптики является защищенность от несанкционированного съема информации. Поскольку для передачи данных по оптическому кабелю используются фотоны, являющиеся нейтральными частицами, то в ВОЛС отсутствует излучение в радиодиапазоне[6-8].
Существует множество технологий проектирования пассивных ВОЛС. На настоящее время одной из самых перспективных технологий является стандарт GPON. Основными преимуществами данной технологии перед другими Passive Optical Network (PON) сетями являются[9-10]:
- полностью стандартизированная технология;
- полностью стандартизированный протокол управления OMCI;
- использование линейного кода NRZ (Non Return to Zero) без избыточности;
- более эффективные механизмы для передачи TDM (Time Division Multiplexing) трафика.
Таким образом, спроектированная по технологии GPON ВОЛС обладает всеми программно-аппаратными решениями для защиты от несанкционированного доступа (НСД).
Целью статьи является разработка по стандарту GPON защищённой ВОЛС и её исследование.
Анализ структурных особенностей построения ВОЛС на основе
GPON
Согласно рекомендациям International Telecommunication Union (ITU ) линейная часть GPON-сети состоит из четырех основных участков. Структурная схема линейной части GPON представлена на рисунке 1.
Патчкорд ОК с OU G.652 Матчкард
olt орш 1 орш2 spl орш э орк ор 1 ont
Станционный участок Магистральный участок Распределительный участок Абонентский участок
■ SC/UPC разъем ■ SC/APC разъем
OLT - оптический станционный терминал GPON ОРК - оптическая распределительная коробка
ОРШ - оптический распределительный шкаф ОР - оптическая розетка
SPL - оптический сплиттер ONT - оптический абонентский терминал GPON
Рисунок 1 - Линейная часть GPON-сети
На рисунке показаны участки:
- станционный - оптическая линия связи от оптического линейного терминала (OLT - Optical Line Terminal) до станционного оптического распределительного шкафа (ОРШ или ODF - Optical Distribution Frame);
- магистральный - линейный участок от ОРШ провайдера до ОРШ на объекте или муфты магистрального участка;
- распределительный - линейный участок от ОРШ на муфте магистрального участка до оптической распределительной коробки (ОРК) или ближайшей к пользователю муфты;
- абонентский - линейный участок от ОРК или ближайшей к абоненту муфты до абонентского терминала (ONT - Optical Network Terminal).
В оптический линейный терминал GPON устанавливаются SFP (Small Form-factor Pluggable) GPON трансиверы с разъемами SC/UPC (Subscriber Connector/Ultra Physically Contact). Для уменьшения обратных отражений в оптической линии связи, которые могут привести к возникновению нелинейных эффектов, в сетях GPON используются коннекторы SC/APC (Subscriber Connector/Angled Physically Contact). Оптический кабель магистрального участка заводится в ОРШ 1, в котором оптические волокна кабеля с помощью пигтейлов разветвляются на панели с разъемами SC/APC. Порты GPON OLT подключаются к ОРШ 1 с помощью оптических
патчкордов SC/UPC-SC/APC[1,5].
На магистральном участке, как правило, отсутствуют разъемные соединители. При необходимости (в зависимости от длины участка) могут использоваться неразъемные соединения в виде сварки оптического волокна или механических соединителей.
Магистральный участок подключается к муфте ОРШ 2, в котором на панели с оптическими разъемами с помощью пигтейлов выведены оптические волокна магистрального кабеля. С другой стороны к разъемам подключаются разветвители. Выходные порты сплиттеров подключатся к оптическим разъемам ОРШ 3, к которым с другой стороны с помощью пигтейлов подключены некритичные к малым радиусам изгиба оптические волокна вертикального распределительного кабеля. Конструктивно ОРШ 2 и ОРШ 3 могут быть выполнены в виде одного ОРШ с отдельными распределительными панелями и местом для размещения сплиттеров. Выделение волокон на объекте выполняется в оптических распределительных коробках (ОРК), в которых соединяются волокна распределительного и drop-кабеля. Последний также содержит оптическое волокно и используется на участке от ОРК до оптической розетки клиента.
У абонента устанавливается оптическая розетка с коннектором SC/APC, к которому через пигтейл подключается drop-кабель. ONT подключается к оптической розетке с помощью оптического патчкорда SC/APC-SC/APC[1,3].
Защита информации в GPON
В линию связи могут быть интегрированы различные средства безопасности. Выделяют несколько подходов к защите ВОЛС
- контроль мощности;
- кодовое зашумление;
- оптическое шифрование;
- контроль отражённого и прошедшего сигналов;
- импульсная рефлектометрия.
В оптических сетях самыми оправданными являются методы контроля мощности, рефлектометрии и оптического шифрования, так как уже существует техническая реализация этих средств безопасности для высоких скоростей передачи[2,4,11-13].
Для криптографической защиты (осуществления оптического шифрования) следует выбирать средства, которые не вносят существенных временных задержек при криптографическом преобразовании передаваемой/принимаемой информации и обеспечивают
шифрование/расшифровку всего диапазона скоростей передачи данных, характерного для каналов с синхронной цифровой иерархией (SONET/SDH)[5].
Метод импульсной рефлектометрии во временной области и позволяет достаточно точно определить место потери полезного сигнала, рассчитать затухания во всей линии связи, величину возвратных потерь и величину
нагрузкам.
отражённого сигнала, а также сформировать отчёт о состоянии оптической линии связи.
На основе типовой структуры GPON можно предложить структурную схему предназначенную для 64 абонентов, на скорости передачи данных в нисходящем потоке до 2,5 ГБит / с, а восходящем - до 1,25 ГБит / с при максимальной дальности работы в 20 км на длине волны 1310 нм (Рисунок 2).
Обеспечение информационной безопасности в проектируемой ВОЛС достигается путём введения в структурную систему криптографической и модульной систем защиты, а именно: оптического шифратора и устройства контроля на основе рефлектометра [3].
Для оптического шифрования представлен оптический шифратор SafeEnterprise SONET Encryptor компании SafeNet, осуществляющий шифрование всего трафика SDH на канальном уровне на скорости от 155,5 Мбит/с до 2,4 Гбит/с.
Система мониторинга ВОЛС OTU-8000 лежит в основе системы управления оптической сетью (ONMS - Optical Network Management System). При возникновении неисправности волокна ONMS сообщает местоположение относительно ближайшего ориентира. При развертывании OTU-8000 в центральном офисе оператор связи:
- снижает эксплуатационные расходы за счет исключения ошибочных рассылок;
- уменьшает MTTR (среднее время до восстановления работоспособности);
- обнаруживает нарушение работы линии связи из-за износа волокна;
- позволяет локализовать участки волокна, подверженные повышенным
Заключение: разработанная защищённая волоконно-оптическая линия связи по технологии GPON позволяет добиться высокого уровня защищённости от НСД и скорости передачи.
Проведён анализ существующих аппаратных решений и литературы, подтверждающий актуальность рассматриваемой темы. Представлена структурная схема, реализующая требуемые параметры для проектируемой ВОЛС по стандарту GPON, описаны основные участки спроектированной линии связи.
Использованные средства обеспечения информационной безопасности позволяют снизить возможность несанкционированного доступа. Реализованные системы защиты выполняют постоянный контроль ВОЛС. При передаче данных выполняется шифрование, поэтому при перехвате сигнала для расшифровки потребуется определенное время.
Спроектированная система может быть использована для всех типов предприятий с повышенными требованиями к информационной безопасности.
Использованные источники:
1. Abhijeet Badapanda Optical fibers for computer applications, M K Badapanda Kalinga Institute of Industrial Technology University, Bhubaneswar Raja Ramanna Centre for Advanced Technology, Indore International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT) Volume 4, Issue 5, November 2014 [электронный ресурс] - URL -http ://www.ij eit.com/Vol%204/Issue%205/IJEIT 1412201411_32.pdf
2. Algasim Mohamed Ahmed Abd Albagi1 , Dr. Amin Babiker Securing Fiber Optic Networks and Designed According to the Security Standards A/Nabi Mustafa2 Department of telecommunication, Faculty of Engineering, Al Neelain University, Khartoum, Sudan, 2014 [электронный ресурс] - URL -https ://www.ijsr.net/archive/v3 i 11/T0NUMTQ0NTM%3D.pdf
3. Basics of Fiber Optics Mark Curran/ [электронный ресурс] - URL -http:// Brian Shirk ends in Fiber Optics Communication Francis Idachaba, Dike U. Ike, and Orovwode Hope Proceedings of the World Congress on Engineering 2014 Vol I,WCE 2014, July 2 - 4, 2014, London, U.K. [электронный ресурс] - URL -http ://www.iaeng.org/publication/WCE2014/WCE2014_pp438-442.pdf
4. Ben Wu, Bhavin J. Shastri, and Paul R. Prucnal Secure Communication in Fiber-Optic Networks Princeton University, Princeton, NJ, USA [электронный ресурс] - URL -http://ee.princeton.edu/research/prucnal/sites/default/files/chap11_0.pdf
5. Engr Dr Mrs G.N Ezeh ,Okwe Gerald Ibe Efficiency of Optical Fiber Communication for Dissemination of Information within the Power System Network. IOSR Journal of Computer Engineering (IOSR-JCE) e-ISSN: 22780661, p- ISSN: 2278-8727Volume 12, Issue 3 (Jul. - Aug. 2013), PP 68-75www.iosrjournals.org [электронный ресурс] - URL -http://www.iosrjournals.org/iosr-jce/papers/Vol12-
issue3/K01236875.pdf?id=2066
6. Fedor Mitschke Fiber Optics: Physics and Technology 2016
7. Govind Agrawal Nonlinear Fiber Optics, Fifth Edition (Optics and Photonics) 2012
8. Jefferson L. Harris FIBER OPTICS AND ITS IMPACT ON TELECOMMUNICATIONS IT 103-010 October 2, 2014 George Mason University [электронный ресурс] - URL -http://mason.gmu.edu/~jharri35/Fiber%20Optics%20and%20Its%20Impact%20on %20Telecommunications_JeffersonHarris.pdf
9. Jeff Hecht FIBER-OPTIC COMMUNICATIONS: OFC postdeadline highlights include 100 Tbit fiber transmission / // Laser Focus World Magazine 05.01.2011[электронный ресурс] - URL -http://www.las focusworld.com/articles/print/volume-47/issue-5/world-news/fiber-optic-communications-ofc-postdeadline-highlights-include-100-tbit-fiber-transmission.html
10.Jeff Hecht Optics: Light for a New Age 2015
11.Mikko Jaaskelainen Fiber Optic Distributed Sensing Applications inDefense, Security and Energy. *SensorTran, Inc. Austin, Texas, USA [электронный ресурс] - URL - https://ru.scribd.com/document/200931822/Fiber-Optic-Distributed-Sensing-Applications-in-Defense-Security-and-Energy-pdf
12.Fiber Optic Infrastructure Application Guide November 2011 [электронный ресурс] - URL -http://www.panduit.com/ccurl/150/459/FiberOpAppGuide2011_GU_ENET-TD003A-EN-E_ENG,0.pdf
13.The Fiber Optic Card Version A, January 2013 http ://www.encorenetworks. com/documentation/BANDIT -v8.4/BANDIT/B3_Docs/optic-card.pdf
