Глобальная пропускная способность: избыток или нехватка?

Какая пропускная способность имеется в действительности, как много ее необходимо и сколько за нее придется платить?

С одной стороны, современные Нои предрекают неизбежный Великий потоп пропускной способности, в результате которого картина международной связи изменится навсегда вследствие избытка емкости сети. С другой — скептики утверждают, что практически ненасытный спрос со стороны конечных пользователей способен поглотить любую пропускную способность, так что емкости сети всегда будет не хватать.

Однако ясно, что истина гораздо сложнее. Действительно, спрос на пропускную способность растет быстрыми темпами, впрочем, как и необходимая для передачи увеличивающегося трафика емкость международных каналов. По данным TeleGeography, c 1999 по 2002 гг. пропускная способность межконтинентальных подводных кабелей должна возрасти с 300 Гбит/с до впечатляющих 12 Тбит/с, т. е. в 40 раз! Однако ее распределение будет носить спорадический характер и больше напоминать дождь в пустыне, когда незначительные области оказываются затоплены, в то время как повсюду царит сушь.

В этой статье мы более внимательно изучим описанные «метеорологические явления», исследовав, на каких маршрутах пропускная способность имеется в избытке, а на каких ее не хватает. Кроме того, мы рассмотрим некоторые из причин (технических, законодательных) возникновения подобной диспропорции и познакомимся с методами анализа спроса — как на розничном, так и на оптовом рынке. В заключение мы попытаемся сделать прогноз тенденций в области цен и дать архитекторам сети несколько советов о том, как лучше приспособиться к бурному климату.

ПРОПУСК В РАЙ?

Применение новых технологий позволило с 1995 г. увеличить емкость трансокеанских линий в 100 раз. Сравнение трансатлантического кабеля TAT-8, последнего в 1988 г. слова техники, с прокладываемым сегодня кабелем FLAG Atlantic (FA-1) открывает источник большей части этой пропускной способности.

Между 1988 и 2001 гг. число пар в оптических пучках в каждом кабеле возрастет незначительно, всего вдвое — с двух до четырех. Разница между скоростями каналов в двух системах более впечатляет — 10 Гбит/с в FA-1 против 280 Мбит/с в TAT-8. Однако действительно революционным достижением последнего десятилетия стала возможность организации нескольких каналов по одной паре волокон. Если в предшествующих оптических системах передача информации осуществлялась на одной длине волны, то современные системы на базе технологии спектрального уплотнения (Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM) позволяют использовать несколько частот в одном кабеле.

Таким образом, если пара волокон в TAT-8 способна передавать информацию со скоростью 280 Мбит/с на своей единственной частоте, то FA-1 представляет возможность передавать по одному волокну потоки данных со скоростью 10 Гбит/с на каждой из 60 разных длин волн, что в сумме дает 600 Гбит/с. (Общая емкость TAT-8 в 1988 г. равнялась 560 Мбит/с, общая же емкость FA-1 в 2001 г., как ожидается, будет составлять 2,4 Тбит/с.)

Помимо увеличения общей емкости DWDM также изменяет сами способы предоставления емкости. Оптические технологии дают значительный эффект масштаба. Большая часть затрат на организацию новой системы связана с планированием и развертыванием исходной физической инфраструктуры. Добавление же нового оборудования для передачи на дополнительных длинах волн обходится относительно недорого. До появления DWDM увеличение емкости полностью загруженного маршрута означало необходимость прокладки нового кабеля. Сегодня поставщик может удвоить емкость системы посредством «подсветки» неиспользуемых длин волн при затратах порядка 10—15% от стоимости исходной системы. Все это означает, что, хотя стоимость прокладки одного километра трансокеанских систем возросла с 50 тыс. долларов в 1988 г. до 80 тыс. долларов в 2001 г., стоимость в расчете на один бит упала с 650 тыс. долларов за каждый мегабит в секунду в TAT-8 до всего 400 долларов за мегабит в секунду в прокладываемом FA-1.

ПРАВИТЕЛЬСТВО КАК КАТАЛИЗАТОР

Технология позволила добиться радикального увеличения емкости сети. Однако этими изменениями рынок обязан правительствам, действия которых побудили компании взять на вооружение новые технологии. Показательным примером эволюции в области регулирования может служить Европа. Еще несколько лет назад для организации соединения между офисами в Париже и Франкфурте администратору сети пришлось бы приобретать полканала у France Telecom и аналогичные полканала у Deutsche Telekom. Эти монополии предлагали выделенные линии по чрезмерно завышенным ценам и редко предоставляли каналы с приращением свыше E-1 (2 Мбит/с).

Однако с тех пор, в результате повсеместной либерализации, ситуация изменилась. Европейская комиссия в 1996 г. отменила монополию на инфраструктуру, а все европейские монополии в области связи прекратили свое существование в 1998 г. Впервые в своей практике поставщики получили возможность получать и продавать пропускную способность из конца в конец, что привело к появлению нескольких новых игроков на рынке, где раньше не наблюдалось избытка предложений.

Конкуренция на рынке способствовала росту пропускной способности. Прежде всего, отказ от модели «одна страна/один оператор» благоприятствовал появлению новой рыночно-ориентированной структуры собственности на рынке пропускной способности. Кроме того, конкуренция между провайдерами новой международной емкости подвигла их к более быстрому внедрению новых технологий.

Возможно, самым важным является то обстоятельство, что раньше национальные монополии были единственным источником получения транснациональной емкости, а теперь (или в скором времени) администраторы сетей могут выбирать между разными поставщиками. Помимо поразительных технических достижений, используемых в каждой новой системе, общая емкость радикально увеличилась просто вследствие появления множества таких систем. Иллюстрацией этого может служить карта трансамериканских подводных кабелей с емкостью 10 Гбит/с и выше «до и после» (см. Рисунок 1): обратите внимание, сколько таких кабелей связывало Соединенные Штаты с Южной Америкой в 1999 г. (ни одного!). К концу 2001 г. новые поставщики собираются обеспечить пропускную способность между двумя регионами свыше 4 Тбит/с.

НЕРАВНОМЕРНОЕ ПОКРЫТИЕ

Технические достижения в сочетании с появившимися в результате дерегулирования новыми рыночными свободами привели к огромному росту транснациональной пропускной способности. Здесь-то и таится самое интересное, так как увеличение пропускной способности носит отнюдь не повсеместный характер. Скорее, как метафорический ливень в пустыне, пропускная способность в изобилии обрушилась на одни области и совершенно не затронула другие.

Различия в емкости на многих транснациональных маршрутах объясняются разницей в спутниковых, наземных оптических и подводных кабельных технологиях. Если сети провайдеров в данной стране связаны с внешним миром только через спутниковые каналы, то это налагает жесткие ограничения на пропускную способность. Достижения в области волоконной оптики позволили намного превзойти возможности спутниковой связи. Общая емкость спутников связи во всем мире должна составить к 2002 г. какие-то жалкие 165 Гбит/с. Аналогично страны с наземными оптическими линиями между ними будут иметь доступ к гораздо большей емкости, чем страны, связанные подводными кабелями.

Вследствие того, что корабли для прокладки кабеля могут работать только с оборудованием определенного размера, требования к весу и объему необходимых для высокоемких систем DWDM повторителей налагают жесткие конструктивные ограничения на подводные системы. Наиболее амбициозная из планируемых трансокеанская система будет функционировать со скоростью 10 Гбит/с на 64 длинах волн по каждой из восьми пар волокон, в результате ее общая емкость составит 5,12 Тбит/с. Несмотря на столь впечатляющие цифры, эта пропускная способность блекнет по сравнению с емкостью наземных систем, так как они свободны от ограничений, налагаемых возможностями кораблей для прокладки кабеля. Планами развертывания некоторых панъевропейских сетей предусматривается скорость передачи в 10 Гбит/с по 160 длинам волн на одном волокне. Что действительно поразительно, так это количество волокон между городами — один поставщик прокладывает пять кабелей со 192 парами каждый. При полной загруженности подобная сеть способна передавать 1536 Тбит/с — т. е. 1,5 квадрильона бит в секунду. Говоря другими словами, потенциальная пропускная способность только одной такой системы будет превосходить 2 Мбит/с для каждого европейца, включая стариков и детей!

Различия в используемых для организации связи между странами технологиях порождают области с избытком и области с нехваткой пропускной способности. Однако даже при одинаковости используемых технологий разрывы в доступной емкости оказываются весьма существенными (см. Рисунок 2). Поставщики всех стран мира располагают одной и той же технологией прокладки подводных кабелей. Вместе с тем, с 1999 по 2002 гг. общая емкость трансатлантических систем должна вырасти до 6,8 Тбит/с по сравнению со всего 864 Гбит/с на транстихоокеанских маршрутах. Емкость прямых кабелей между Европой и Азией будет еще меньше и не превысит к 2002 г. 100 Гбит/с.

Почему такой разрыв? Без сомнения, отчасти разница объясняется неодинаковой развитостью телекоммуникационной инфраструктуры регионов, а также различиями в доходах на душу населения. В целом, процент пользователей Internet и телефонных абонентов в Азии меньше, чем в Европе и Северной Америке. Кроме того, политика правительств также оказывает свое влияние. Широкая либерализация рынка по обеим сторонам Атлантики привела к появлению огромного числа покупателей пропускной способности — по последним подсчетам, в Европе и Северной Америке насчитывается свыше 2000 операторов международной связи. Кроме того, в игру вступили сотни провайдеров Internet, национальных операторов и транснациональных компаний. Такой пул потенциальных покупателей пропускной способности привлек на рынок трансатлантической связи ряд новичков.

По контрасту более осторожный подход к либерализации в Азии препятствует появлению новичков на рынке. Кроме того, вследствие доминирования традиционных телекоммуникационных компаний на многих национальных рынках получение прав на подключение кабеля и «ретрансляционную» емкость — пропускную способность от места подключения кабеля до городского центра — может оказаться весьма дорогостоящей затеей. Предложение транснациональной емкости в, из и внутри Азии осталось, по сути, в руках весьма консервативных консорциумов доминирующих региональных телекоммуникационных компаний. Вместо планирования в расчете на взрывообразный спрос на пропускную способность вследствие появления новых игроков на рынках, эти консорциумы строят новые системы, исходя главным образом из своих собственных потребностей в емкости. Только сейчас данная ситуация начинает меняться (см. Рисунок 3).

ИЗМЕНЕНИЕ КАРТИНЫ СПРОСА

Если те, кто верит в грядущий избыток пропускной способности, делают акцент на увеличение емкости транснациональных линий, то пророки нехватки пропускной способности исходят из быстрого заполнения трафиком емкости этих новых сетей. Повторяя не находящие документального подтверждения, но широко распространенные заклинания, наподобие «трафик Internet удваивается каждые три-четыре месяца», некоторые аналитики считают, что спрос со стороны конечных пользователей достаточно велик для быстрого заполнения новых магистральных каналов.

Однако трафик конечных пользователей — это только половина правды. Поскольку розничные провайдеры сетевых услуг должны приобретать новые каналы вследствие роста трафика в своих сетях, то другим определяющим фактором для спроса на пропускную способность являются требования этих провайдеров услуг к оптовой пропускной способности.

Голосовые и факсимильные вызовы по телефонным сетям общего доступа представляют важную составляющую мирового трафика. Более десяти лет TeleGeography отслеживает потоки в телефонных сетях между странами, измеряемые в минутах. По данным компании, ежегодный рост составляет от 12 до 15%. На потоки ТФоП влияет целая совокупность факторов — включая рост числа абонентов обычной и сотовой связи, подъем той или иной национальной экономики, мировую торговлю, иммиграцию и туризм.

При сложившейся тенденции изменения названных переменных представляется весьма вероятным, что ежегодное снижение платы за телефонные разговоры на 12% способно привести к увеличению международного телефонного трафика не более чем на 15% за год. В 1998 г. длительность всех международных звонков равнялась 93 млрд мин, в 2002 г. совокупный объем звонков должен, как ожидается, превзойти 155 млрд мин. Это приблизительно соответствует удвоению международного телефонного трафика каждые пять лет, тогда как емкость межконтинентальных подводных кабелей удваивается каждые девять месяцев или около того.

Индивидуальные пользователи прибегают для передачи речи и факсов к услугам и других сетей, помимо телефонных. Трафик в сетях с замкнутыми группами пользователей, такими, как транснациональные корпорации, имеет весьма значительный объем. В отличие от общедоступных телефонных сетей, строгий учет вызовов в этих сетях не ведется, поэтому тенденции в изменении трафика могут быть определены с гораздо меньшей степенью детализации. К счастью, информация о совокупном росте все же имеется: опросы представителей транснациональных компаний показывают, что голосовые и факсимильные вызовы составляют около 30% от всего трафика в частных сетях, и их объем растет теми же темпами, что и в общедоступных сетях (т. е. около 10—15% в год). Потоки данных, составляющие основную долю в сетях транснациональных компаний, растут более быстрыми темпами. Отчеты различных компаний свидетельствуют о ежегодном росте от 20 до 100%. Единственное, с чем все согласны, — это то, что темпы роста ускоряются с развертыванием сетей Intranet и Extranet и введением электронной коммерции.

Однако наибольший интерес — и наибольшие споры — вызывает общедоступная сеть Internet. Трафик Internet является одновременно и главным фактором будущего роста объемов трафика, и наиболее трудно поддающейся учету составляющей телекоммуникационных потоков. Поэтому неудивительно, что его предполагаемый «экспоненциальный» рост оценивается по-разному. Несмотря на всю шумиху о том, что в мировом масштабе трафик данных утраивается или даже учетверяется каждый год, на деле трафик Internet ежегодно «всего лишь» удваивается на протяжении вот уже нескольких лет. К такому заключению пришли К. Дж. Кофман и А. М. Одлизко из AT&T Labs Research на основании анализа потоков трафика Internet по каналам нескольких сетей, включая частные университеты и коммерческих провайдеров Internet (см. «Ресурсы Internet»).

Действительно, трафик Internet вырос почти в 100 раз с 1995 по 1996 гг., когда розничные провайдеры Internet стали предоставлять абонентам услуги с неограниченным доступом, и широкое распространение получили браузеры для интерпретации насыщенных графикой узлов Web. С того времени темпы роста в среднем не превышают 100% в год, хотя в некоторых сетях объем трафика и увеличивается гораздо быстрее (зато в других он увеличивается медленнее). Даже с учетом ожидаемого распространения технологий широкополосного доступа данная тенденция сохранится на протяжении еще нескольких лет.

Сложенный вместе, этот рост весьма впечатляет. Однако увеличение пропускной способности каналов между странами также производит впечатление. С 1995 по 2002 гг. общая пропускная способность трансокеанских подводных кабелей будет расти на 133% в год. Еще более поразительно, что появление новых систем должно привести к увеличению темпов роста до 232% в течение следующих нескольких лет. Сравнение с трафиком конечных пользователей показывает, что предложение транснациональной пропускной способности будет более чем адекватным в обозримом будущем.

Анализ потоков трафика конечных пользователей дает полезный метод определения требований к пропускной способности, но этим дело не ограничивается. Конечные пользователи не создают спрос на транснациональную пропускную способность напрямую: никто никогда не слышал о том, чтобы кто-либо приобретал канал DS-3 между Нью-Йорком и Лондоном в свое личное пользование. Как правило, индивидуальные пользователи производят вызовы и передают биты по тем каналам, которые им предоставят провайдеры сетевых услуг. Таким образом, спрос на пропускную способность можно точнее измерить на основании данных о том, какую емкость эти провайдеры приобретают оптом для обслуживания своих подписчиков.

К сожалению, определение совокупного спроса на пропускную способность на основании картины трафика конечных пользователей представляет собой весьма сложную задачу. Это связано с тем, что провайдеры покупают обычно больше емкости, чем им необходимо для удовлетворения спроса со стороны конечных пользователей. Прежде всего, помимо требуемой для передачи полезной информационной нагрузки, определенная пропускная способность необходима для управления сетью. Адресация, синхронизация и другие накладные расходы могут потребовать дополнительной емкости в размере от 5 до 15%.

Однако более важное значение имеет то обстоятельство, что провайдерам приходится умножать необходимую для обслуживания среднего ежедневного трафика емкость на некоторый коэффициент с учетом циклической природы спроса на голосовые услуги в течение дня с целью обеспечения доступности сети даже в часы пик. На трансокеанских маршрутах запас на периоды пиковой нагрузки должен быть достаточно большим для голосового трафика, так как из-за различий в часовых поясах большая часть звонков осуществляется в узкий интервал времени, причем он должен быть даже выше для многих видов корпоративного трафика данных, где отношение пикового трафика к средней величине может составлять 10 к 1 и даже более.

Далее, провайдеры часто приобретают или арендуют избыточные каналы у нескольких поставщиков, чтобы в случае отказов у них был достаточный резерв. Наконец, снижение цен на емкость поощряет приобретение провайдерами большей емкости, чем им реально потребуется в течение ближайшего времени. Например, оптовые скидки могут побудить покупателей пропускной способности отказаться от нескольких каналов E-1 на 2 Мбит/с в пользу одного канала STM-1 на 155 Мбит/с.

Учитывая все сказанное — накладные расходы на транспорт и протокол, запас на периоды пиковой нагрузки, резерв на случай отказов и опережающую модернизацию сети, — провайдер может держать в несколько раз большую емкость, чем ему в действительности необходимо для обслуживания среднестатистических потоков своих конечных пользователей. Спрос на пропускную способность со стороны провайдеров может превосходить имеющееся предложение даже на маршрутах, где этот спрос намного превышает реальные потребности конечных пользователей. Таким образом, избыток и нехватка пропускной способности могут иметь место одновременно. Хотя, по всей видимости, совокупное предложение транснациональной пропускной способности будет увеличиваться достаточными для удовлетворения потребностей конечных пользователей темпами, однако, какая емкость будет доступна для приобретения провайдерами, не вполне ясно.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ В СРАВНЕНИИ СО СПРОСОМ

Как следует из экономической теории, цены на емкость определяются динамическим соотношением между предложением и спросом. В конечном итоге это может оказаться верным. Однако пока что, вследствие огромных объемов доступных ресурсов, которые способна предложить всего лишь одна новая система, цены на пропускную способность определяются, главным образом, предложением. Избыток новой емкости ведет к быстрому падению цен — порядка 50—60% в год на пользующихся популярностью маршрутах. Однако в регионах с нехваткой пропускной способности цены упрямо остаются на высоком уровне.

Данную тенденцию отражают расценки на неотъемлемое право пользования (Indefeasible Right of Use, IRU) на трансатлантических маршрутах, где наблюдается избыток предложения. (IRU — это конкретная пропускная способность, предоставляемая арендатору на весь срок службы кабеля, обычно оцениваемый в 25 лет.) Такое право на канал STM-1 (155 Мбит/с) продавалось за 16 млн долларов в 1997 г. по подводному кабелю TAT 12/13, за 8,5 млн долларов — от берега до берега США по Gemini в 1998 г., от 2 до 3 млн долларов на неофициальном наличном рынке в конце 1999 г. и за 850 тыс. долларов по кабелю FA-1, ввод которого в эксплуатацию планируется в первом квартале 2001 г.

Не удивительно, что изменения стоимости краткосрочной годичной аренды следуют за тенденцией изменения цен на IRU. Оптовый провайдер пропускной способности Band-X составил график ежемесячных изменений цен на ключевых маршрутах. Если совокупный индекс с усреднением по ценам для всех маршрутов на октябрь 1998 г. взять за 100%, то с тех пор цены упали до 52,2% (см. Рисунок 4).

Более пристальный анализ индекса Band-X показывает, что не все цены снизились одинаково. К январю 2000 г. стоимость аренды на внутриевропейских маршрутах упала до одной пятой от аналогичной величины октября 1998 г., при этом изменения для маршрутов в Азию едва заметны. Очевидны, что цены формируются под воздействием конкуренции и новой емкости (или отсутствия таковых). Большинство европейских рынков стали открытыми для конкуренции только в январе 1998 г., с тех пор появилось свыше двух десятков панъевропейских оптических сетей вместо прежнего лоскутного одеяла принадлежащих монополиям полуканалов. Между тем, на маршрутах из США в Азию и обратно емкость подводных кабелей оставалась на прежнем уровне в течение всего 1999 г. Однако с прокладкой четырех новых транстихоокеанских кабелей в 2000 г., в результате чего имеющаяся емкость утроилась, цены наконец-то снизились.

К СМУЩЕНИЮ БОГАТЫХ

Надежды тех, кто думает, что с взрывообразным ростом предложения пропускной способности этот рынок превратится в рай для покупателей, можно понять. Однако спрос на транснациональную емкость может в конечном итоге сравняться с предложением, так как строительство такого количества мультитерабитных систем ведет к снижению цен и открывает новые варианты выбора поставщиков для покупателей практически повсюду. У тех провайдеров, кто не определился с требованиями к будущей сети, возникает соблазн купить дешевую долгосрочную емкость в большом объеме «про запас». Однако уже через несколько лет вследствие быстрого падения цен может оказаться, что они переплатили за пропускную способность. Поэтому мы попытаемся высказать несколько соображений о том, как лучше воспользоваться ситуацией на рынке.

Стоимость и преимущества долгосрочной аренды стоит тщательно взвесить. В целом долгосрочной аренды следует избегать, если только отдача от нее за три года (с учетом всех расходов) не будет выше, чем от краткосрочной аренды. Цены падают столь быстро и столь непредсказуемо, что долгосрочная аренда не имеет смысла, когда срок окупаемости велик. Аналогично емкость не следует покупать, если вы не собираетесь использовать ее в ближайшие два года.

Если вы все же решитесь на долгосрочную покупку, то вам необходимо иметь ясное представление о стоимости обслуживания и восстановления. Контрактов, где явным образом не указаны фиксированные пределы таких затрат, следует избегать, когда имеются другие варианты.

Появление крупных новых систем и технологий следующего поколения сопровождается форвардными скидками, что следует учитывать. Все, кто имеет отношение к рынку, пристально следят за своевременностью, стоимостью и вероятностью внедрения новых планируемых систем. Эти планируемые системы оказывают влияние на цены на имеющуюся емкость, в чем могли убедиться на собственном опыте те, кто продавал трансатлантические маршруты в течение последних нескольких лет.

В контракты на аренду продолжительностью свыше 12 месяцев следует включать пункт о пересмотре базовых цен. Например, подобное условие может обязывать поставщика проводить независимый анализ альтернатив каждые полгода. Если такой анализ выявит аналогичное предложение по меньшей цене, то поставщик будет обязан привести цены в соответствие с рыночными, с отклонением не более 5—10%.

Ресурсы должны приобретаться как сетевые, без фиксации маршрута от одной точки до другой. Это позволит производить изменения, добавления и перемещения в конфигурации пропускной способности с минимальными затратами. Данные преимущества весьма важны, в особенности в условиях невозможности прогнозирования спроса со стороны конечных пользователей.

За ценами можно следить на узлах обмена пропускной способностью, даже если вы не собираетесь приобретать ее там. Крупнейшие биржы обмена пропускной способностью, такие, как Band-X, превращаются в наиболее достоверные источники общедоступной информации о ценах — хотя, отметим, что большинство цен отражает предложение, а не спрос. Другими словами, реальные цены, скорее всего, окажутся ниже.

КЛИМАТ НОВОГО ВЕКА

Учитывая картину последних достижений в создании пропускной способности, мы можем позволить себе сделать несколько допущений относительно наличия транснациональной пропускной способности в будущем. Во-первых, позиция правительств будет по-прежнему играть важнейшую роль. Системные провайдеры не замедлили обеспечить связь между новичками, появление которых было вызвано открытием рынков в Европе и Северной Америке. Растущая конкуренция в Азии и Латинской Америке также подстегивает прокладку кабелей до этих регионов. Во-вторых, немалое значение имеет тип используемой между двумя странами технологии передачи. Некоторые регионы земного шара, связь которых с внешним миром осуществляется по спутниковым каналам, могут в будущем столкнуться с нехваткой пропускной способности. В-третьих, что менее существенно, предложение пропускной способности по наземным каналам намного превосходит емкость подводных оптических кабелей.

Хотя в мировом масштабе предложение пропускной способности в обозримом будущем будет приблизительно соответствовать спросу, однако оно будет носить неравномерный характер. На некоторых маршрутах пропускной способности будет иметься в избытке, тогда как на других будет ощущаться ее нехватка. Понимание, какой из них где, будет служить ключом к обоснованной покупке в ближайшие месяцы и годы.

Ресурсы Internet