Телекоммуникационное сообщество неоднократно предпринимало попытки унификации технологий передачи данных. Однако только сегодня возникла реальная предпосылка для достижения этой цели. Ethernet способен стать единым стандартом для операторов связи, корпоративных и домашних пользователей. Применение этой технологии для передачи данных, голоса и видеоинформации может открыть новые горизонты «классических» телекоммуникационных сервисов.

Попытки создать единую технологию передачи разнородных видов трафика данных предпринимались не один раз. Достаточно вспомнить, например, призывы осуществить «революцию» в телекоммуникациях с помощью АТМ. В случае ее успеха все, что производило и потребляло информацию — от суперкомпьютера до телевизора — должно было бы обмениваться АТМ-ячейками. Увы, революции не произошло, а сама технология практически умерла под собственной «тяжестью» — дороговизной и сложностью оборудования, громоздким механизмом управления. Поэтому идею, высказанную Бернардом Дейнсом, поистине легендарной личностью в мире сетевых технологий, многие до сих пор считают немного бредовой. Эта идея крайне проста: «Единственной технологией передачи данных скоро останется Ethernet».

Поставив своей целью разработать оборудование нового поколения для операторов связи, Бернард Дейнс организовал в 1999 г. компанию World Wide Packets (http://www.wwp.com). Успешная деятельность компании во многом обязана тридцатилетнему опыту разработки передовых технологий передачи данных и множеству патентов, принадлежащих ее основателю. Стоит сказать, что Дейнс стоял у истоков Ethernet. В 1992 г. им была основана компания Grand Junction Networks, команда которой выпустила первый коммутатор Fast Ethernet, легший в основу серии Catalyst производства Cisco Systems. В 1994 г. Бернард Дейнс основал компанию Packet Engines, ставшую в 1998 г. основой подразделения Alcatel, занимающегося выпуском коммутаторов. Эти коммутаторы и сегодня успешно конкурируют с «молодыми» собратьями и архитектура коммутаторов остается одной из самых передовых в отрасли, а задержкой коммутации в 7 мкс мало кто может похвастаться и сейчас.

Информационный «рацион» пользователя

Попробуем последовательно разобраться с технологиями передачи данных и, может быть, тогда идея «Ethernet повсюду» перестанет казаться безумной. Не секрет, что российкое общество не относится к наиболее «информатизированным». Однако рано или поздно наступит подъем, и тогда проблемы, стоящие перед телекоммуникационным сообществом сейчас, возникнут и на нашем пути.

Итак, взглянем на ежедневной информационный «рацион» домашнего пользователя. Начнем с телевидения, поскольку при передаче телесигнала в цифровой форме (как это происходит при приеме цифровых каналов спутникового ТВ) потребляется наибольшее количество ресурсов каналов связи. Нет сомнений в том, что именно цифровое телевещание станет стандартом для всех цивилизованных стран. Канал «обычного» телевидения в оцифрованном и сжатом виде занимает около 4 Мбит/с полосы пропускания канала связи. Канал же телевидения высокой четкости (т. н. HDTV) или интерактивного видео по требованию в цифровом виде будет занимать около 20 Мбит/с.

Наверное, следующий по «прожорливости» сервис — это доступ в Internet, естественно, безо всяких ограничений, т. е. включая игры, электронную торговлю, Web-камеры. Если суммировать потребности всех членов семьи и прибавить к этому трафик инженерных систем и «умных» бытовых приборов, появляющихся на рынке, получим в среднем около 10 Мбит/с. Напоследок учтем потребности телефонии.

В итоге, семья из трех-четырех человек будет нуждаться в канале с пропускной способностью порядка 40 Мбит/с. А кто же вдобавок к «дневному рациону» не захочет побаловать себя «десертом»? Например, доступом к рабочему месту, если вдруг посреди ночи посетила гениальная идея или в дождливое утро не хочется ехать на работу. Страдания заболевших (взамен посещения лечебных учреждений) поможет облегчить телемедицина, и старый анекдот «пациент, покашляйте в трубку» может обрести совершенно серьезное звучание. Как же современными средствами телекоммуникаций обеспечить растущие аппетиты пользователей?

Этот риторический вопрос никого не ставит в тупик. Любой сотрудник отдела продаж компании-оператора или производителя сетевого оборудования бодро сообщит вам, что именно его компания производит оборудование или предоставляет услуги широкополосного доступа. Что же подразумевается под этим понятием? Оказывается, вариантов немало. В первую очередь, это семейство трудно различимых клонов DSL. Можно долго слушать про преимущества этих технологий, однако, давайте прикинем, сколько каналов телевидения высокой четкости можно передать при помощи пары самых лучших DSL-модемов? Всего лишь примерно половину телевизионного канала. Вспомним еще ограничения по протяженности DSL-линий, асимметрию ADSL и, пожалуй, никому не захочется тратить деньги на технологию вчерашнего дня, хоть и со славной историей.

Впрочем, мир не стоит на месте, и уже взошла «новая звезда» — технология, не использующая медные пары, и, следовательно, свободная от ограничений, присущих DSL. Это пассивные оптические сети, PON. Идея, заложенная в основу этой технологии проста: как известно, через оптическое волокно можно передавать свет с различными длинами волн. Пусть каждая частота (иногда говорят — «цвет») несет свою «ношу», будь то канал телевидения, сервис передачи данных или что-либо еще. Таким образом, по паре волокон, или даже по одному волокну, можно передать десятки каналов телевидения и что-то останется еще и для передачи данных.

На первый взгляд, идея выглядит заманчиво, особенно по причине дешевизны оборудования. Однако невозможно уплотнять сигналы в оптоволокне до бесконечности. Причина ограничений похожа на ту, по которой смешиваются сигналы радиостанций, если их рабочие частоты находятся очень близко друг другу. Значит, эта технология, в конце концов, заведет своих приверженцев в тупик подобно тому, как это произошло с DSL. Кроме того, полоса пропускания оптоволоконного кабеля разделяется статически подобно тому, как это происходило еще в шестидесятые годы в сетях с коммутацией каналов, и потребители, на которых, ложатся все тяготы по внедрению новых технологий, не могут попросить у своего провайдера ровно «тридцать девять черешен».

Порой под вывеской «единственное решение по широкополосному доступу» предлагаются технологии Frame Relay, ATM, TDM, SDH. Разработчики и продавцы пытаются вдохнуть новую жизнь в старые «грабли», пытаясь сохранить инвестиции, привлечь клиентов и получить прибыль. Причина объяснима, но факт остается фактом — информационные потребности завтрашних пользователей в состоянии обеспечить только одна технология, которая называется Ethernet.

Открытая сеть

Ethernet — это технология канального уровня семиуровневой модели ISO/OSI, получившая известность благодаря корпоративным ЛВС. Она использует принцип коммутации (разделение доступа осталось в прошлом) и единый формат кадра на скоростях от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с. При этом пропускная способность Ethernet увеличивается в 10 раз каждые 5-7 лет.

Оконечное оборудование и простейшие коммутаторы Ethernet, выпускаемые повсеместно и на основе серийных компонентов, дешевы и уже сейчас по своим ценам более соответствуют потребительскому рынку, нежели профессиональному. Если же сравнивать решения по построению магистральной сети на базе Ethernet с традиционными для операторов связи решениями на базе SDH или АТМ, то магистраль на основе первой технологии обойдется в десятки раз дешевле любого другого решения при скорости, еще вчера казавшейся фантастической. Технология Ethernet не зависит от физического уровня и способа кодирования, а следовательно, нет ограничений по скорости и расстоянию. Например, 10GE использует технологию DWDM на физическом уровне, и не существует каких-либо принципиальных ограничений для использования любых технологий будущего.

Оборудование Ethernet всех поколений совместимо друг с другом и использует открытые стандарты. Поверх Ethernet возможно предоставление любых сервисов по передаче голоса, данных, видео, в том числе и организация традиционных для операторов линий связи DS0 или E1. Технологии многоадресной рассылки позволяют доводить до каждого пользователя неограниченное количество телевизионных и телефонных каналов, а ширина полосы пропускания среды передачи данных позволяет обеспечивать доступ пользователей к цифровым сервисам на скоростях в сотни Мбит/с уже сегодня. Современное оборудование Ethernet дает широкие возможности администраторам сетей по приоритезации данных и выбора скорости передачи. Механизмы управления магистральным оборудованием Ethernet просты и понятны любому IT-специалисту, оконечные же устройства практически не требуют настройки. Все это позволяет утверждать, что Ethernet является единственной технологией, претендующей на роль технологии завтрашнего дня.

Протоколы, на которых базируется Ethernet, обеспечивают создание открытых сетей, объединяющих миллионы оконечных устройств, использующие различные скорости передачи и предлагающие разные виды сервисов. Под термином «открытая сеть» мы подразумеваем не сеть, принадлежащую, как прежде, одному сервис-оператору и предназначенную для предоставления одной услуги, а сеть, в которой возможно сосуществование любого количества провайдеров, предлагающих широчайший спектр услуг.

Каким образом можно построить такую сеть? Ответ гениально прост: при помощи коммутаторов Ethernet с использованием стандартных протоколов и технологий. Для выделения каналов под различные виды сервиса типа «точка-точка» или «точка-многоточка», аналогичных виртуальным соединениям в сетях Frame Relay или АТМ, подойдет механизм виртуальных рабочих групп. Агрегацию виртуальных соединений или «сервисных каналов» обеспечит хорошо знакомый протокол IEEE 802.1q. Гарантией качества сервиса займется IEEE 802.1р, подсчетом трафика и управлением — SNMP-агент. Агрегацию физических соединений обеспечит недавно принятый стандарт IEEE 802.3ad. При отказах в сети или обрыве соединений поможет протокол Rapid Spanning Tree (IEEE 802.1w), восстанавливающий работоспособность по резервным маршрутам за доли секунды.

Основа — коммутаторы

Однако не любое оборудование Ethernet, предназначенное для корпоративного рынка, подойдет оператору открытой сети. Не все механизмы, упомянутые выше (управление полосой пропускания, обеспечение качества сервиса, аппаратная поддержка многоадресной рассылки, аппаратные счетчики количества переданной информации), присутствуют в полном объеме в оборудовании, предназначенном для корпоративного рынка. Роль пионера в производстве Ethernet-оборудования для открытых сетей доступа взяла на себя компания World Wide Packets.

Коммутаторы производства World Wide Packets служат для решения трех основных задач: построения ядра сети, промежуточной концентрации потоков данных и, наконец, доведения сервисов до конечных пользователей. Все коммутаторы производства World Wide Packets полностью соответствуют требованиям открытой сети.

Для построения открытых сетей операторов связи компания World Wide Packets предлагает семейство коммутаторов с различными свойствами, объединенных маркой LightningEdge.

Распределители или коммутаторы ядра сети операторского класса поддерживают сотни оптических интерфейсов Gigabit Ethernet, имеют модульную конструкцию и резервируемые компоненты. Последняя модель распределителя, LE-4400, оснащена дублируемой матрицей коммутации, дублируемыми модулями управления и резервируемыми по схеме N+N источниками питания. Все компоненты устройства могут быть заменены без остановки работы коммутатора. Максимальное количество интерфейсов Gigabit Ethernet достигает 160. Коммутатор является неблокируемым, то есть производительность коммутации полностью соответствует количеству и скорости установленных интерфейсов. Устройство обеспечивает поддержку 4096 виртуальных рабочих групп на порт (а не на коммутатор, как в большинстве моделей, присутствующих на рынке). Поддерживаются все необходимые для работы в открытых сетях стандарты и рекомендации. Кроме того, устройство способно обрабатывать так называемый «взрывной» трафик в соответствии с задаваемыми политиками, что раньше умели делать только коммутаторы ATM и Frame Relay.

Концентраторы (не путать с хабами. — Авт.) являются коммутаторами промежуточного уровня и предназначены для агрегации трафика, например от многоквартирного дома. Они имеют моноблочную конструкцию с различным количеством медных или оптических интерфейсов Fast Ethernet (100 Мбит/с) или оптических интерфейсов Gigabit Ethernet, а так же некоторые компоненты для повышения надежности. Функционально данные коммутаторы похожи на своих «старших собратьев», однако поддерживают меньшее количество виртуальных рабочих групп («сервисных» каналов).

Наконец, в портфеле компании WWP имеются «порталы» — оборудование, предназначенное для установки непосредственно у домашних или корпоративных пользователей. Разумеется, для обеспечения «сквозного» качества сервиса от источника данных (Internet-оператора или студии IP-телевещания) до пользователя порталы поддерживают те же механизмы и стандарты, что и концентраторы трафика. Порталы представляют собой небольшие, на четыре-восемь пользовательских портов и один скоростной порт доступа, коммутаторы Ethernet, имеющие пассивную вентиляцию (т. е. бесшумные по причине отсутствия вентиляторов) и батарею на случай отключения внешнего электропитания. Кроме того, порталы могут иметь встроенный шлюз IP-телефонии с двумя портами для подключения телефонов. Разработаны модели концентраторов и порталов для установки вне помещений и с питанием от источника постоянного тока, что особенно актуально для операторов связи.

Все оборудование полностью соответствует индустриальным стандартам. Система управления открытой сетью, разработанная компанией World Wide Packets, предназначена не только для настройки оборудования, но и для автоматизированного конфигурирования устройств, в том числе и самими пользователями, как бы странно это не звучало. Нет ничего особенного и в том, что в эпоху глобальной информатизации пользователь в любой момент и на любое время сможет заказать нужную ему полосу пропускания, а система управления пошлет соответствующие инструкции коммутаторам сети.

В завершение для тех, кто еще сомневается в будущем технологии Ethernet, хотелось бы привести несколько «великих предсказаний»:

«У так называемого «телефона» столько недостатков, что его вряд ли всерьез стоит рассматривать как средство связи.» — 1876 г., внутренний меморандум компании «Вестерн Юнион»;

«Я думаю, есть рынок, может быть еще для пяти компьютеров.» — Томас Уотсон, президент компании IBM, 1943 г.

«Ни у кого не может возникнуть причин устанавить компьютер дома.» — Кен Олсон, президент и основатель компании DEC, 1977 г.

Александр Середа (alexander.sereda@adventus.ru) — системный инженер компании «Адвентус-М»

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями