Есть ли у ATM перспектива?

ATM проиграл битву протоколов в локальных сетях, но остается краеугольным камнем для новых глобальных сетей.

Вспомним историю. Эта сетевая технология рассматривалась как «истина в последней инстанции». Передача голоса и данных, частные и общественные, глобальные и локальные сети — все они должны были базироваться на единой сетевой технологии и в конечном итоге составить сеть, охватывающую весь земной шар. От принтера на вашем столе до мощнейших коммутаторов сервис-провайдера — все устройства будут, как предполагалось, общаться, используя общий протокол.

Сейчас, оглядываясь назад, мы можем только посмеиваться над амбициями апологетов ATM. Часто кажется, что это — стандарт вчерашнего дня, стандарт, который «созревал» так долго, что устарел, не успев достичь зрелости. Например, что касается локальных сетей, многие сетевые администраторы считают, что ATM не в состоянии конкурировать с Ethernet ни по стоимости, ни по простоте использования. В глобальных сетях провайдеры строят новые оптические сети, непосредственно приспособленные для передачи IP-трафика. Кроме того, в разгар бума dot-com места для протокола, не имеющего слово «Internet» в своем названии, просто не оказалось.

Но ATM еще жив. Эта технология в состоянии обеспечить гарантированную пропускную способность, что позволяет ей занимать ведущее место среди протоколов для сетей, интегрирующих различные виды трафика. ATM нельзя сравнить со старыми технологиями, поддерживаемыми только из-за большой базы уже установленного оборудования. После четырех лет разработок в области технологий IP и Ethernet компания Foundry Network анонсировала в марте этого года свой первый коммутатор ATM. Причина? «Потребности наших клиентов», — объясняет Маршал Эйзенберг, менеджер по продукции.

ATM пользуется популярностью, в частности, среди провайдеров услуг DSL, поскольку им необходимо обеспечить QoS, чтобы их голосовые услуги могли по качеству воспроизведения конкурировать с обычными телефонными сетями. Эта сетевая технология может с успехом работать на магистралях крупных корпоративных сетей или в сетях провайдеров услуг. ATM может найти себе место даже в локальных сетях, где требуется обеспечить высокую скорость и низкую задержку вплоть до рабочего места.

КАДРЫ В ЯЧЕЙКАХ

В противовес популярному ошибочному мнению сквозная реализация АТМ стала реальностью для некоторых сетевых администраторов. Один из них — МакМорроу, помощник администратора в Eighteenth Judicial Circuit, очень высокого мнения об ATM. «Только ATM в состоянии обеспечить те параметры QoS, которые нам требуются», — считает он. МакМорроу также считает быстродействие сети ATM очень высоким. «Самая медленная часть моей сети — внутри компьютера: это интерфейс с жестким диском».

Judicial Circuit использует скорость и качество передачи данных, предоставляемые ATM, для организации высококачественных видеоконференций между залами суда и тюремными помещениями. Это позволяет подсудимым присутствовать на суде, не покидая помещения тюрьмы. Таким образом, подсудимого не требуется доставлять в суд, что снижает расходы на охрану и транспортировку. Обвиняемые имеют возможность присутствовать на суде лично, поскольку видеотехнологии используются только для общения с судьей, а не со всем составом присяжных заседателей. Тем не менее экономия от таких конференций очень велика, поскольку в большинстве случаев перед заседанием проводится несколько предварительных слушаний. Кроме того, такая практика помогает полиции: законы шт. Флорида требуют представить подозреваемого перед судьей в течение 24 ч после ареста.

В тех слушаниях, когда решается вопрос взятия подозреваемого под стражу, нельзя прибегать к обычным настольным видеоконференциям. «В таких случаях судья хочет видеть глаза подозреваемого, — говорит МакМорроу. — Нам необходимо решение, гарантирующее качество и жизненную достоверность изображения». В конечном счете он остановился на оборудовании компании Marconi, при применении которого для передачи каждого видеопотока требуется пропускная способность 16 Мбит/с, т. е. более чем в 40 раз больше, чем для большинства современных систем видеоконференций. Такая пропускная способность позволяет передавать видеоизображения с прекрасным качеством, близким к качеству телевизионных передач.

Для стандартного слушания может понадобиться поддержка одновременно трех или четырех видеопотоков, в результате чего требования к производительности сети только для передачи видеоинформации возрастут до 60 Мбит/с. Коммутируемый Fast Ethernet теоретически способен обеспечить такую пропускную способность, но он не дает гарантии предоставления приоритета и видеопотока по отношению к другим типам трафика. Поэтому специалисты Judicial Circuit выбрали ATM. В каждом суде и тюрьме развернуты сети ATM со скоростью OC-3 (155 Мбит/с), которые объединяют все сетевые ресурсы: от компьютеров и серверов до видеооборудования.

Что касается каналов связи глобальных сетей, то и здесь МакМорроу планировал воспользоваться услугами ATM, предоставляемыми каким-либо крупным провайдером, но обнаружил, что в этом нет необходимости — большинство тюрем и судов находятся в пределах округа Seminole, где имеется собственная развернутая глобальная сеть. Используя оптическое волокно, проложенное под большинством улиц, администрация округа объединяет между собой все общественные здания. С помощью технологии OC-12 (622 Мбит/с) эти линии связи обеспечивают доступ в Internet для каждой школы, библиотеки и учреждения полиции.

ATM имеет репутацию сложного протокола, но у МакМорроу не было проблем с настройкой оборудования от разных производителей, несмотря на то что он не является квалифицированным техническим специалистом. Магистраль округа Seminolе построена на оборудовании компании Nortel, а Judicial Circuit для своих локальных сетей выбрала оборудование компании Alcatel. Кроме того, коммутаторы ATM также хорошо работают с другими сетевыми технологиями. В помещениях судов они подключены к «унаследованной» сети Ethernet и используют ячейки ATM для передачи пакетов Ethernet (см. Рисунок). МакМорроу хотел совсем отказаться от Ethernet, но обнаружил, что не все устройства сети поддерживают интерфейсы ATM. «По сути мы используем Ethernet только для печати», — уточняет он.

Eighteenth Judicial Circuit планирует развернуть свою сеть и за пределами округа Seminole, создав линии связи ATM с другими округами, находящимися под его юрисдикцией. Пока же для подключения удаленных пользователей применяются линии связи ISDN H-Rate (384 Кбит/с). «Если бы у меня была возможность работать с ATM, я бы непременно сделал это, — говорит МакМорроу. — Но при существующей структуре оптимальным вариантом будет пока ISDN». Качество изображения при передаче через ISDN, конечно, не сравнить с практически телевизионной «картинкой» при использовании ATM, но такая практика все равно позволяет в рутинных судебных случаях экономить время и средства.

Существует один тип оборудования, за несовместимость с которым МакМорроу благодарен ATM, — это анализаторы Ethernet. Секретность и ограничение доступа — один из наиболее важных моментов при работе с преступниками: если протокол мало распространен, то низка вероятность того, что кто-либо сможет декодировать поток данных. «Для этого потребуется найти анализатор ATM, что не так-то просто, — говорит МакМорроу. — Это повышает общую безопасность».

СОМНЕНИЯ ПО ПОВОДУ ГОЛОСОВОГО ТРАФИКА

Не так уж много сетевых администраторов работают с многомегабитными видеопотоками, так что опыт МакМорроу может показаться ничего не значащим для администраторов большинства корпоративных сетей. Чаще всего нет острой необходимости в использовании видео — даже если такие системы развертываются, они зачастую остаются лишь «игрушками». Однако этого нельзя сказать о QoS. Обеспечение качества сервиса требуется во всех случаях, когда смешивается несколько типов трафика, и становится критичным в случаях передачи по одним и тем же линиям связи голосового трафика и трафика, нечувствительного к временным задержкам. Именно для такой «мешанины» трафика и разрабатывалась технология ATM.

В последнее время модно говорить, что наступит день, когда все типы трафика будут передаваться по IP, но далеко не все с этим согласны. Например, многие провайдеры услуг DSL предлагают голосовой сервис на основе ATM, несмотря на возможность использования высокоскоростного IP. Они объясняют это тем, что ATM, в отличие от IP, имеет несколько классов обслуживания, так называемых уровней адаптации ATM (ATM Adaptation Layers, AAL). Каждый уровень разработан для определенного типа приложений, начиная от негарантированной передачи данных Internet и заканчивая эмуляцией выделенной линии с гарантированной пропускной способностью (см. Таблицу). Использование ATM делает простым как гарантирование определенной пропускной способности, так и поддержку соглашений об уровне сервиса (Service Level Agreement, SLA), что крайне важно для таких технологий, как DSL, производительность которой варьируется в широких пределах в зависимости от качества и длины линии связи.

В типичной сети DSL технология ATM используется непосредственно до помещения пользователя, где трафик преобразуется в стандартные голос и данные с помощью интегрированного устройства доступа (Integrated Access Device, IAD). «Почти все IAD базируются на ATM», — утверждает Тим Рескер, ведущий менеджер по продукции компании Mapletree Networks, чье программное обеспечение и аппаратные компоненты используют многие производители оборудования DSL и ATM. По обычной телефонной линии с помощью ATM может быть передано без потери качества сразу несколько речевых потоков. Точное количество потоков зависит от установленного оборудования. IP тоже позволяет это делать, но не гарантирует качества.

Как протоколу третьего (сетевого) уровня IP требуется для передачи информации протокол канального уровня, причем во многих общедоступных сетях для этого применяется опять же ATM. Эта комбинация хорошо работает для большинства типов трафика Internet — но не для голоса. Один нюанс при использовании технологии «голос по IP» (Voice over IP, VoIP): в том случае, когда пакеты IP передаются с помощью ATM, введение еще одного дополнительного уровня в виде IP оказывается избыточным, поскольку ATM, в отличие от IP, разработан для интерпретации голосовой сигнальной информации.

Согласно утверждению Форума ATM, наиболее эффективный тип голосового транспорта — транкинг, при котором коммутаторы ATM просматривают сигнальную телефонную информацию, содержащуюся внутри ячеек. Таким образом, они полностью совместимы с существующими телефонными сетями коммутации каналов, но при этом имеют эффективность сетей коммутации пакетов: голосовой поток может быть сжат и пропускная способность во время пауз может быть выделена для другого трафика. VoIP поддерживает некоторые из этих возможностей, но не в состоянии обеспечить совместимость с традиционными телефонными системами.

При передаче голоса ATM имеет дополнительные преимущества. Например, благодаря фиксированному размеру ячеек задержка при их передаче оказывается минимальной и предсказуемой. Это позволяет встроить в телефоны простой механизм обратной связи: пользователи могут слышать собственный голос и соответственно корректировать свою речь. В том случае, если задержка высока и варьируется по величине, использовать обратную связь невозможно из-за появления эха. В результате людям приходится кричать в телефонные трубки. Это то, что часто происходит во время разговора по сотовому телефону и с чем мы можем столкнуться во время связи с использованием VoIP.

Применение технологий многопротокольной коммутации меток (Multi-protocol Label Switching, MPLS) и IPv6 призвано сделать IP более приспособленным для передачи голоса. Недавно уже были проведены испытания в мобильной сети третьего поколения (3G). Но, в отличие от ATM, эти технологии еще никогда не развертывались в больших масштабах общественных сетей. К тому же у них больше общего с ATM, чем с тем IP, который знают и любят пользователи Internet.

ВЕЗДЕСУЩИЙ ETHERNET

Возможно, технология АTM и пережила уже свою первую схватку с IP, но еe ждет новый вызов — от протоколов более низкого уровня. Ethernet — бесспорный лидер в области локальных сетей, несмотря на наличие у ATM таких поклонников, как МакМорроу. Некоторые из новых провайдеров услуг, например Yipes, объединяют целые города, используя IP поверх Gigabit Ethernet.

Дальше — больше. «Когда 10-гигабитный Ethernet начнет завоевывать рынок, ATM станет все быстрее сдавать свои позиции», — говорит Эйзенберг. Ожидается, что стандарт на 10-гигабитный Ethernet, известный как IEEE 802.3ae, будет принят в начале следующего года, но еще не стандартизованные продукты уже поставляются многими производителями. Атака 10-гигабитного Ethernet направлена на глобальные сети, где он будет напрямую конкурировать с ATM. Спецификация протокола предусматривает способ передачи пакетов Ethernet непосредственно через сети SONET/SDH — физическую среду передачи данных, используемую большинством сетей ATM, благодаря чему радиус их действия расширяется до 40 км. Это заставляет задуматься о потенциальном применении Ethernet для передачи данных через трансокеанские кабели.

Экспансия Ethernet распространяется не только на высокоскоростные оптические сети. Вариант этого стандарта, 802.11, стал доминирующим стандартом беспроводной связи, и даже традиционная цитадель ATM — DSL — уже под угрозой завоевания. «С ATM ассоциируется слишком большая цена и сложность обслуживания», — говорит Бэн Гибсон, менеджер по продукции для широкополосных решений Cisco Systems. Сетевой гигант усиленно продвигает на рынок новый вариант DSL, гдеATM, так называемый Ether-net с большим радиусом действия (Long Reach Ethernet, LRE). Как видно из названия, технология базируется на Ethernet, комбинируя возможности его уровня MAC с VDSL — разновидности DSL для очень коротких линий связи со скоростью до 15 Мбит/с при расстоянии до 1 км.

Такой подход имеет некоторые преимущества для сетей передачи данных, но невыгоден для голосовых сетей. Он сохраняет совместимость со стандартным оборудованием Ethernet, что дешевле и проще для конечных пользователей. Кроме того, поскольку не применяются никакие иные протоколы, пропускная способность используется более эффективно. Но при этом QoS, как в случае ATM, не обеспечивается, что означает, что голос и видео будут конкурировать за пропускную способность наравне со всеми остальными типами трафика. Cisco предлагает разрешить подобную ситуацию за счет передачи голоса через телефонную сеть: так же как и многие другие типы DSL, LRE способен сосуществовать с обычной телефонной линией, разделяя с ней тот же провод, но при этом не мешая телефонной связи.

Многие производители из числа активно предлагающих решения IP/Ethernet еще не закрывают линейки ATM. Несмотря на продвижение LRE, сама Cisco ориентируется на ATM в сетях масштаба кампуса или провайдера услуг. Компания Foundry также решила поддерживать ATM, считая, что если этого не делать, то она может потерять большую часть рынка корпоративных сетей и сетей провайдеров. «Немало наших клиентов перешли от ATM на Gigabit Ethernet, но в то же время многие предпочитают использовать обе технологии, — признает Эйзенберг. — Мы не ожидали этого».

Согласно Foundry, ATM пользуется наибольшим спросом в Европе и Азии — регионах, в которых к новым технологиям относятся более консервативно, чем в США. Здесь не столь велик и бум Internet. «Было бы неправильно игнорировать другие страны», — подчеркивает Эйзенберг. Исключением является Англия, где ATM никогда не был популярен, даже при построении глобальных сетей. За это нужно сказать спасибо высоким ценам оператора British Telecom, вследствие которых клиентам приходится иметь дело с предшественником ATM, технологией Switched Multimegabit Data Service (SMDS). Эта технология, подобно ATM, обеспечивает определенное QoS, но для нее характерны более высокие задержки и меньшее количество сервисных опций.

Даже когда дело касается Соединенных Штатов, Эйзенберг думает, что производители и аналитики ошибаются, списывая ATM со счетов. «Бума ATM не будет, — утверждает он, — но и нет поводов для разговоров об ее полном исчезновении».

ОБЩАЯ ТЕНДЕНЦИЯ

Все вышеизложенное относится, в основном, к глобальным сетям, так что менеджеры корпоративных сетей могут усомниться, имеет ли обсуждаемый предмет какое-либо отношение к области их интересов. Должна ли архитектура используемых ими сетей провайдеров услуг иметь для них какое-нибудь значение? При выборе транспортного сервиса рассматривается, как правило, четыре параметра: средняя пропускная способность, задержка, пиковая пропускная способность и вариация задержек. Если все четыре параметра соответствуют предъявляемым требованиям, то не имеет значения, какая сетевая технология используется для передачи пакетов — SONET/SDN, ATM, SMDS, Ethernet, frame relay или какие-нибудь еще неизвестные технологии будущего.

Вероятно, это действительно не будет иметь значения, по крайней мере, в ближайшее время. Однако многие аналитики считают, что те, кто сегодня обслуживает корпоративные сети, завтра, возможно, станут заниматься общедоступными сетями в результате перевода голосовых услуг на сети передачи данных. Новая общедоступная сеть (New Public Network, NPN) строится на основе ATM, так что если вы собираетесь работать в какой-либо области, с ней связанной, то вам придется изучать протокол, который сейчас кажется уже устаревшим. Если же вы планируете интегрировать голос и данные в существующей сети, то ATM также достойна вашего внимания.

Что более важно, история ATM может научить нас некоторым вещам, касающимся и других технологий, например Ethernet. Многие производители делают сейчас те же самые заявления относительно технологии IP по Ethernet: объединение всех сетей, разрушение барьеров между локальными и глобальными сетями и создание системы действительно унифицированного обмена сообщениями. Если ATM не покорил весь мир, почему мы должны верить им на этот раз?