Терабитные маршрутизаторы: причина или следствия?

Колебание рынка и отсутствие реальных продуктов сдерживают внедрение высокопроизводительных устройств в магистральных сетях провайдеров услуг.

Представьте себе, что вы разрабатываете дорогой сетевой продукт, а заинтересованы в его выпуске не более ста заказчиков. Теперь представьте, что большая часть заказчиков уходит с рынка. Именно в такой неприятной ситуации оказались поставщики терабитных маршрутизаторов — устройств старшего класса, которые, как ожидается, в ближайшие несколько лет станут основой магистральных сетей провайдеров услуг передачи данных по IP. Сказать, что производители маршрутизаторов старшего класса находятся в состоянии смятения и обоюдной неприязни, — не сказать ничего.

Прежде всего, экономический спад вследствие разорения Internet-компаний продолжается до сих пор. Нельзя утверждать, что это полностью остановило развитие Internet, но все же всемирная сеть уже не растет экспоненциально, как это было несколько лет назад, когда появились первые терабитные маршрутизаторы в ответ на прогнозируемый дефицит пропускной способности магистральных сетей.

В связи со сложившейся ситуацией в целом возникает вопрос о том, действительно ли основным провайдерам услуг на базе сетей IP нужны маршрутизаторы с пропускной способностью в 1000 Гбит/с? Ответ на этот вопрос зависит от того, к кому обращен вопрос. Производители категорически настаивают на их необходимости, но отраслевые аналитики не могут безоговорочно согласиться с ними. Далеко не случаен и вопрос о том, а выпускает ли кто-нибудь в действительности терабитные маршрутизаторы? За двумя важными исключениями — продуктами от компаний Avici и Pluris, — этот вопрос также остается открытым.

Наконец, кто возьмется ответить, станут ли традиционные монолитные маршрутизаторы от одного производителя — будь они гигабитными, терабитными или (со временем) петабитными — наилучшим решением для получения необходимой провайдерам услуг IP пропускной способности, чтобы их сети могли справляться с высокими нагрузками и обеспечить широкий спектр услуг. Некоторые представители этой отрасли, включая нескольких крупных поставщиков маршрутизаторов, участвующих в Форуме мультисервисной коммутации (Multiservice Switching Forum, MSF), полагают, что есть лучший способ строительства инфраструктуры будущего Internet (подробнее об MSF см. раздел «Агностический подход»).

ХАОС НА РЫНКЕ

Изо всех проблем отрасли терабитных маршрутизаторов состояние рынка должно вызывать наибольшее беспокойство, особенно у поставщиков этих продуктов. Проще говоря, на рынке застой.

Закрытие компаний dot-com приостановило безудержный рост Inter-net — основную движущую силу разработки терабитных маршрутизаторов. Кевин Мичел из исследовательской компании Infonetics, ведущий аналитик по вопросам сетей провайдеров услуг, согласен с тем, что применение сетей данных на базе IP расширяется. Но он не уверен, что в ближайшие год-полтора провайдерам услуг понадобится терабитная пропускная способность.

Это сильно расходится с предыдущими прогнозами, и потому неудивительно, что потенциальные покупатели терабитных маршрутизаторов — крупные поставщики услуг IP — значительно сократили закупки оборудования для расширения своих сетей. Специализирующийся на вопросах телекоммуникационной отрасли аналитик Пол Сагава из компании Sanford Bernstein считает, что в Cеверной Америке доходы операторов связи упадут в 2001 г. на 20%. Более того, Сагава ожидает, что это падение продолжится и в 2002 г. Банкротство станет суровой реальностью для многих небольших альтернативных операторов связи. В результате они будут распродавать свое оборудование крупным операторам, что уменьшит их расходы на новую инфраструктуру.

По сути, этот процесс уже начался. В апреле 2001 г. провайдеры услуг Internet компании Winstar Communi-cations и Convergent Communications объявили о своем банкротстве. В это же время Nasdaq сообщила о намерении исключить из котировочных списков информацию об акциях провайдера услуг Internet компании PSINet и дистрибьютора оборудования DSL компании Covad Communications.

Даже те поставщики маршрутизаторов, кто обычно не спешит сообщать плохие новости, не скрывают, что их дела идут отнюдь не блестяще. Например, Винэй Ратор, директор по маркетингу магистральных маршрутизаторов из Alcatel, говорит, что компания сократила финансирование новых проектов в области инфраструктуры. А Боб Мотт, менеджер по маркетингу компании Nortel Networks, отвечающий за продвижение терабитного маршрутизатора OPTera Packet Core (OPC), с грустью подтверждает, что «у операторов магистральных каналов связи сейчас каникулы».

О возникших недавно проблемах Cisco, лидера на рынке маршрутизаторов, написано уже немало. И это не только списание компонентов оборудования на сумму свыше 2,5 млрд долларов. Мартовский доклад исследовательской компании Dell?Oro Group показывает, что доля Cisco на рынке магистральных маршрутизаторов, где ее старшие модели серии GSR 12000 используют в качестве основы сети множество провайдеров Internet, продолжает сокращаться, снизившись с 69% в третьем до 65% в четвертом квартале 2000 г. Компания Juniper Networks со своими маршрутизаторами моделей M20, M40 и M160 остается на втором месте, контролируя 34% рынка (вместо 30% в 2000 г.), общий объем которого составляет 2,4 млрд долларов.

СКОРОСТЬ НЕ НУЖНА?

В этих условиях, когда снижение темпов роста Internet отражается на операторах связи, естественно возникает вопрос: так ли нужны сейчас терабитные маршрутизаторы? Представители поставщиков отмечают несколько факторов, создающих спрос на такие мощные устройства. Один из них — непрерывное, хотя и замедлившееся, расширение Internet и давление, которое этот рост оказывает на магистральные сети провайдеров.

С этим соглашается Трэйси Ваник, технический директор консультационной компании RHK, занимающейся исследованием рынка телекоммуникаций. По ее словам, несмотря на неудачный опыт Internet-компаний, в целом спрос на услуги на базе IP продолжает устойчиво расти. Internet используется не только для пересылки электронной почты, но и, к примеру, для передачи сложного и объемного контента — все это создает повышенную нагрузку. «Это должно привести к тому, что к 2004 г. объем рынка магистральных маршрутизаторов составит 18 млрд долларов (вместо 2,2 млрд долларов в 2000 г., по данным RHK). Вдобавок, отмечает Ваник, все больше и больше компаний и частных лиц подключаются к Internet по высокоскоростным цифровым абонентским линиям DSL или с помощью кабельных модемов.

А Том Нолле, президент консалтинговой компании CIMI, придерживается противоположного мнения. Он утверждает, что «Internet невыгоден операторам связи, никогда не был им выгоден, и неизвестно, можно ли вообще сделать его выгодным».

«Сложно представить, как можно создать достаточно большой спрос на терабитные маршрутизаторы, если услуги Internet, которые такие маршрутизаторы призваны обеспечить, не приносят прибыли, — продолжает он. — Зачем операторам связи вкладывать деньги в то, что не приносит доходов, и зачем Уолл-стрит давать на это средства?»

РОСТ ГОРОДСКИХ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СЕТЕЙ

Другой движущий фактор, как считают поставщики, — стремление крупных операторов связи объединить свои сети на базе IP и ATM в единую инфраструктуру. Этой позиции придерживаются, среди прочих, компании Alcatel, Nortel и VIPswitch. «В ядре сети создание перекрывающихся сетей (для IP- и ATM-трафика) обойдется очень дорого, — говорит Мотт из компании Nortel. — С нашим маршрутизатором OPTera и технологией многопротокольной коммутации меток MPLS мы собираемся объединить мультисервисные сети в одну общую сеть». Производители оборудования полагают, что слияние двух типов трафика позволит операторам связи сэкономить немалые деньги.

Ваник из RHK согласна с этим подходом. По ее словам, ATM применяется теперь в основном на границе сети для объединения трафика от цифровых абонентских линий DSL и мультиплексоров доступа DSL с помощью коммутаторов ATM, а провайдеры уже не используют ее в своих магистральных сетях.

Но, как говорит Мичел из компании Infonetics, так называемые телекоммуникационные операторы первого уровня — например, региональные операторы Bell и Global Crossing — еще не развивают данное направление. «Заинтересованность есть, но масштабы применения пока не стали сколько-нибудь значительными — просто сейчас это нереально», — поясняет он. Распространение городских широкополосных сетей на базе Gigabit Ethernet также повышает спрос на терабитные маршрутизаторы. «Чтобы такие устройства пользовались спросом, — говорит Ив Хьюп, вице-президент компании VIPswitch по маркетингу, — надо продолжать внедрять новые сети внутри города на базе Gigabit Ethernet». По его мнению, перенаправление огромных потоков информации от корпоративных заказчиков в магистральные сети операторов связи «уменьшит стоимость передачи одного мегабайта данных до малой доли того, сколько он стоит в современных сетях». Это, в свою очередь, «откроет двери для терабитных маршрутизаторов, цена которых в подобной ситуации станет оправданной».

Иэйн Стивенсон, директор отдела по сетям следующего поколения консалтингового агентства Ovum, считает, что в этом отношении поставщики правы. «Мы наблюдаем, как городские cети переводятся на гигабитные скорости, поэтому в магистральных сетях уже нужно обеспечить передачу терабитного трафика». С другой стороны, компания Foundry Networks строит свою стратегию исходя из того, что для корпоративных заказчиков коммутируемые гигабитные городские сети на базе Ethernet — более приемлемое решение при организации высокоскоростных соединений, чем использование магистральных маршрутизаторов. Позиция Foundry Networks достаточно проста: пока Internet-компании развиваются медленно, предприятия, которые хотят связать в единую сеть комплекс зданий, остаются самым емким и растущим сегментом рынка, нуждающимся в высокоскоростных соединениях.

«Обратите внимание, — говорит Вал Олива, менеджер компании Foundry по устройствам коммутации второго и третьего уровней, — внутренний трафик типичного предприятия просто огромен по сравнению с трафиком Internet. И не всегда функционирование приложений основано на протоколах глобальных сетей, например IP. Чаще всего в городских высокоскоростных сетях они предпочитают использовать Gigabit Ethernet, поскольку это существенно дешевле — около 2 тыс. долларов в месяц за канал 10 Гбит/с против 15 тыс. долларов за такую же линию OC-192 на 10 Гбит/с». Иными словами, для гигабитных маршрутизаторов места уже нет.

Другие поставщики утверждают, что операторам нужна дополнительная пропускная способность, чтобы они могли предоставить потребителям более широкий спектр услуг на базе уже существующих сетей и получить, соответственно, больший доход. Компании Cisco Systems и Lucent Technologies разделяют эту позицию. Роб Редфорд, старший директор по маркетингу Internet POP Systems в Сisco, полагает, что крупные операторы связи рассчитывают на дополнительную прибыль за счет повышения качества таких услуг, как передача речи и видео. Для этого требуется большая пропускная способность, а значит, терабитные маршрутизаторы.

Впрочем, Нолле из компании CIMI эта идея не воодушевляет: «Допустим, мы собираемся вложить деньги в создание более масштабных и быстрых сетей; чем здесь могут помочь терабитные маршрутизаторы? Если говорить о сегодняшних оптических сетях, то технология спектрального мультиплексирования (DWDM) и связанные с ней разработки открывают новые возможности выполнения магистральных сетевых функций на оптическом уровне. Поэтому на магистрали станут в первую очередь устанавливать оптические устройства, а не маршрутизаторы». По его мнению, подход, подобный тому, что был взят на вооружение MSF, более практичен для решения будущих проблем с пропускной способностью магистральных каналов.

К сожалению, немногие потенциальные покупатели терабитных маршрутизаторов — а это, как правило, операторы связи — рассказывают о том, что им нужно для магистральной маршрутизации. Только Pluris согласилась поделиться информацией о своем заказчике: компания Global Crossing всего лишь проводит ограниченные испытания магистральных маршрутизаторов от нескольких производителей, в том числе от Pluris, Cisco и Juniper.

ДО ТЕРАБИТНЫХ скоростей еще далеко

Несмотря на утверждения поставщиков, некоторые аналитики, например Ваник из компании RHK, уверены, что на данный момент можно найти лишь несколько устройств с действительно терабитными скоростями. «То, что мы сейчас называем терабитными маршрутизаторами, на самом деле гигабитные маршрутизаторы с возможностью масштабирования до терабитного диапазона», — объясняет она.

По данным Джонатана Плонка, вице-президента по разработкам для IP в компании Global Crossing, самые совершенные продукты Cisco (серии 124XXX) и Juniper (M160) имеют максимальную пропускную способность 480 Гбит/с. Сейчас компания Global Crossing проводит испытание (и так обычно поступают все операторы связи перед модернизацией своих сетей) нескольких различных бета-версий магистральных маршрутизаторов для того, чтобы выбрать тот, который поможет им несколько «опережать свои потребности», как выразился Плонк.

До сих пор их возможности вполне отвечали запросам провайдеров услуг, поскольку пока не требовалась пропускная способность выше предоставляемой текущим поколением продуктов. «Операторам связи необходима масштабируемость, — подчеркивает Хьюп из компании VIPswitch. — Им нужно оборудование с возможностью расширения от 160 Гбит/с до 1 Тбит/с в ближайшие три-четыре года».

По мнению Ваник, на сегодняшний день терабитные скорости обеспечивает только маршрутизатор TSR-40 от компании Avici (5,6 Тбит/с в полной конфигурации, когда заполнены все посадочные места в 14 стойках). Мичел из Infonetics относит к терабитным также маршрутизатор Teraplex 20 производства Pluris. А компания Alcatel утверждает, что ее магистральная маршрутизирующая платформа (Routing Core Platform, RCP) 7770 поддерживает скорость до 640 Гбит/с на шасси, причем восемь шасси можно объединить в единое логическое устройство, в результате общая производительность составит 20 Тбит/с.

Современные терабитные маршрутизаторы представляют собой огромные модульные устройства, причем, по словам изготовителей, они разработаны таким образом, чтобы исключить необходимость полной замены оборудования, без чего не обходится использование существующих маршрутизаторов. Поэтому они поставляются в виде многогигабитных корпусов и при необходимости могут объединяться в один логический терабитный маршрутизатор. Эти корпуса заполнены разнообразными модулями ввода/вывода, а также управляющими и «коммутирующими» контроллерами, переключающими трафик не только между картами ввода/вывода, но и между многочисленными шасси.

К примеру, одно шасси модели TeraPlex 20 компании Pluris обеспечивает пропускную способность в 150 Гбит/с. Но, по словам Мишеля Маклинa, директора Pluris по стратегическому маркетингу, это устройство может масштабироваться до суммарной емкости 1,44 Тбит/с.

По мнению Плонка из Global Cros-sing, недавно приступившего к тестированию этого продукта, одной из сильных сторон TeraPlex 20 является возможность располагать логически связанные шасси на расстоянии до 200 м друг от друга. Как он заметил, когда в одном шасси не остается свободных слотов расширения, очень важно иметь возможность «подключить еще одно устройство и соединить их кабелем, чтобы не возникало дополнительных транзитных узлов и, соответственно, не усложнялась структура сети».

Маршрутизатор TSR производства компании Avici предоставляет многие из перечисленных возможностей. Например, по утверждению компании, устройство TSR поддерживает общую пропускную способность до 5,6 Тбит/с, когда 14 шасси соединены в один логический маршрутизатор с общей таблицей маршрутизации. Кроме того, пользователи могут создать логический маршрутизатор с емкостью OC-768 с 16-ю модулями OC-48 или логический маршрутизатор с емкостью OC-3072 с 16-ю модулями OC-192.

Эсмеральда Шварц, директор компании Avici по стратегическому маркетингу, уверяет, что модель TSR может поддерживать до 80 портов OC-48 или 20 портов OC-192 в рамках одного шасси. Компания, однако, не включила платы с интерфейсом OC-192 в технические спецификации, которые она разместила на своем сайте Web.

Как полагает Хьюп, основная идея состоит в том, чтобы оператор сначала купил шасси, а затем заполнил его достаточным количеством модулей для обеспечения той пропускной способности, которая ему нужна на текущий момент. Позже пропускную способность можно будет увеличить, вначале добавляя карты ввода/вывода с большей емкостью (например, переходя от OC-48 к OC-192) или карты с большим числом портов, а затем установив дополнительные шасси и связав их через коммутирующую матрицу маршрутизатора.

АГНОСТИЧЕСКИЙ ПОДХОД

Модульный подход к продуктам для межсетевой инфраструктуры получил дальнейшее развитие в работах Форума мультисервисной коммутации (MSF). Он был организован в 1998 г. компаниями Cisco, Bellcore (теперь — Telcordia Technologies) и Worldcom с целью создания «агностических устройств», которые смогут поддерживать множество сетевых технологий в одной «упаковке» и не будут накладывать ограничений, свойственных продуктам одного поставщика.

Аври Дориа, секретарь MSF и главный специалист лаборатории архитектуры маршрутизации в компании Nortel Networks, говорит, что эта организация призвана обеспечить операторам связи определенную степень независимости от так называемых монолитных продуктов Internet одного производителя. «Если у вас есть монолитный продукт, а вы хотите добавить новые услуги, то придется ждать, пока будет разработано новое устройство с подобными возможностями», — объясняет Дориа. Она отмечает, что тем поставщикам услуг, которые используют сети ATM и хотят добавить сервис MPLS с продвижением пакетов IP, придется обновлять всю их архитектуру, чтобы перейти на новую платформу.

Кроме того, комбинировать модули от разных поставщиков в таких продуктах невозможно. К примеру, модуль ввода/вывода от маршрутизатора Cisco нельзя установить в шасси компаний Avici или Juniper. MSF хочет изменить это. По сути, одна из его главных целей заключается в том, чтобы пока зависимые функции управления и ввода/вывода развивались независимо. В качестве примера Дориа приводит модель IBM-совместимых ПК. Так же как компании Dell или Compaq используют компоненты (например, жесткие диски и процессоры) от нескольких поставщиков, чтобы собрать ПК, MSF создает открытый набор протоколов устройств для построения инфрастуктуры Inter-net, чтобы они могли включать в себя модули от разных поставщиков.

С этой целью MSF разработал четырехплоскостную (или четырехслойную) модель (см. Рисунок). «Адаптационная» плоскость модели поддерживает физический канал к сетевому элементу или к конечному пользователю, а «коммутационная» плоскость обеспечивает среду (или коммутирующую матрицу), к которой подключаются физические интерфейсы. «Управляющая» плоскость обрабатывает «события» сетевых служб и управляет функциями в адаптационной и коммутационной плоскостях, в то время как «прикладная» плоскость предоставляет множество услуг, наподобие VPN, для передачи речи и данных или «видео по требованию», используя при этом возможности «управляющей» плоскости.

Спецификации MSF определяют управляющий компонент, включающий интерфейсы MIB и системы мультисервисной коммутации (Multiservice Switching System, MSS), — они позволяют применять различные сетевые технологии (frame relay, ATM, IP) в одном продукте. Эта часть модели обеспечивает обработку сбоев, управление конфигурацией, производительностью и безопасностью.

Многослойная модель MSF предполагает также разработку небольшого набора протоколов для обеспечения взаимодействия между плоскостями. Например, протокол функции логического порта в плоскости приложений обеспечивает функции отображения на среду передачи и обработки входящих потоков данных с учетом конкретного сервиса. На другом конце функция шлюза для сервиса открывает путь к сетевым службам интеллектуальной сети.

Дориа подчеркивает, что MSF собирается разрабатывать не столько новые протоколы, сколько интерфейсы взаимодействия протоколов из разных плоскостей. Они предоставят продуктам поставщика, функционирующим в одной плоскости, стандартизованные способы взаимодействия с оборудованием иных производителей, созданным для работы в других плоскостях.

К примеру, благодаря MSF-совместимым продуктам компоненты первого слоя, такие, как оптическое устройство, смогут работать совместно с интеллектуальной «начинкой» маршрутизирующего оборудования (третий слой). Такое оборудование, например, сможет передать оптическому устройству команду об активизации «длины волны» и таким образом обеспечить динамическую маршрутизацию оптических путей. Как считают члены MSF, это позволит операторам связи более эффективно задействовать имеющиеся волоконно-оптические каналы (что приведет к соответствующему повышению доходов). Кроме того, замену оборудования (например, физических интерфейсов — модуля ввода/вывода для технологии frame relay на модуль для DWDM) можно будет производить, не меняя управляющих или переключающих механизмов. Как заверяет Дориа, исчезнет необходимость в крупномасштабных обновлениях системы, из-за которой операторы вынуждены полностью заменять одну операционную среду на другую.

Ваник из компании RHK не готова поддержать все без исключения идеи MSF. Она согласна с тем, что операторы смогут обеспечить защиту инвестиций в свои сети и что мультисервисная платформа предоставит им возможность создать единое решение. Но она полагает, что, скорее всего, это решение будет востребовано региональными операторами связи, уже использующими множество протоколов, а не поставщиками услуг Internet.

Ваник беспокоят два момента в подходе MSF. Во-первых, она считает, что обслуживающие устройства будут работать не столь эффективно, по сравнению с оборудованием, выполняющим какую-то одну задачу, поскольку «эти системы не были оптимизированы для выполнения конкретной задачи. В некоторых отношениях их функциональность будет ограничена».

Более важно то, что она не верит в жизнеспособность агностического подхода MSF. «Когда вы покупаете многосервисные устройства, то приобретаете их у одной компании, — подчеркивает она. — Она и будет поддерживать множество протоколов, но у нас нет стандартов, позволяющих заменять таким образом одни части на другие».

Вместо заключения я хотел бы привести слова Нолле из компании CIMI. «MSF предлагает довольно интересный взгляд на то, как будет выглядеть разработка сетей будущего, — говорит он. — Этот подход не идеален, но он лучше, чем терабитные маршрутизаторы».

Ресурсы Internet

Более подробная информация об архитектуре, разработанной Форумом мультисервисной коммутации (MSF), доступна на http://www.msforum.org.

Компания RHK (http://www.rhk.com), занимающаяся исследованием рынка, предоставляет многочисленные сведения о рынке телекоммуникаций.

Компания Infonetics Research (http://www.infonetics.com) предлагает вниманию анализ планов закупок конечными пользователями и операторами связи, а также анализ доли и размера рынка производителей.

Форум по оптическому межсетевому взаимодействию (OIF, http://www.oiforum.com) работает над стандартами, которые позволят снизить стоимость коммуникационных каналов OC-192.