Глобальные и городские сети с точки зрения 10 Gigabit Ethernet.

Примерно год назад новоиспеченные поставщики услуг Gigabit Ethernet, компании Yipes Communications и Telseon, стали с поразительным успехом завоевывать рынок телекоммуникаций. Сейчас технология Ethernet переживает еще одну волну популярности в связи с преодолением барьера скорости в 10 Гбит/с. Первый вариант стандарта IEEE 802.3ae для построения локальных и глобальных сетей уже готов и должен быть принят в 2002 г. (см. Таблицу 1). Тем не менее новые продукты появятся уже в конце 2001 г.; их собираются выпустить недавно образованные компании Atrica и Lantern Communications, прочно основавшиеся на телекоммуникационном рынке Extreme, Riverstone и Foundry, и такие долгожители, как Nortel Networks и Cisco Systems.

Что же вызвало такой ажиотаж вокруг технологии 10 Gigabit Ethernet (10GigE)? Без сомнения, во многом это произошло благодаря успеху GigE. Будучи основным протоколом для локальных сетей, Ethernet не ставит неразрешимых интеграционных задач и не требует установки какого-либо специального оборудования непосредственно в помещении пользователя. Данная технология очень выгодна с экономической точки зрения, так как стоимость порта снижается на 30% ежемесячно (например, порт глобальной сети для 10GigE будет стоить от 10 до 50 тыс. долларов, в то время как интерфейс Packet-over-SONET обойдется в 295 тыс. долларов). Ethernet можно использовать как с SONET или ATM, так и без них, что также приводит к снижению цен и уменьшению сложности ее эксплуатации. Безусловно, по сравнению с другими, предоставлять услуги на базе этой технологии легче, к тому же она позволяет увеличивать пропускную способность по требованию с шагом 1 Мбит/с.

Все вышесказанное дает повод внимательнее присмотреться к 10GigE, чтобы понять, сможет ли новая технология продолжить славное дело своих выдающихся предшественников, но уже на больших скоростях. Однозначно ответить на этот вопрос довольно сложно, так как многие специфические моменты (взаимодействие с SONET/SDH, поддержка речи, развертывание и качество предоставляемых услуг) до сих пор не до конца ясны. В предлагаемой статье дается общий обзор рынка, информация об операторах, анализ потенциальных препятствий на пути технологии 10GigЕ.

А НАСКОЛЬКО ОН ВЕЛИК?

Понять степень привлекательности 10GigЕ можно, оценив прогнозируемый объем рынка. Мнения на этот счет достаточно различны, и сейчас мы бы встали на сторону консерваторов. Вместе с тем компания Lantern Communications заявляет, что оборот рынка городских сетей в 2004 г. достигнет 2 млрд долларов. По данным компании Gartner Group, к 2003 г. услуга 10GigЕ будет предоставляться в 100 городах Соединенных Штатов, в отличие от сегодняшних 30—40.

Конечно, вряд ли можно будет иметь доступ к данной услуге из любого здания, по крайней мере, без прокладки оптики. Это объясняет занижение рыночных оценок, например, компанией Communications Industry Researchers, предсказывающей годовой оборот в США в 2005 г. около 800 млн долларов. Еще одним препятствием можно назвать регламентирование операторской деятельности со стороны государства, ограничивающего до 2003 г. выход на данный рынок некоторых операторов. Впрочем, компания Qwest уже вышла на него, а SBC планирует присоединиться к ней в 2002 г. Скорее всего, первыми данной услугой воспользуются владельцы и арендаторы небоскребов.

С чего же следует начинать? «Телекоммуникационным компаниям придется сначала предъявить цифры окупаемости уже сделанных инвестиций, прежде чем они смогут хотя бы задуматься об инвестировании новых технологий, будь то 10GigЕ или даже GigЕ, - заявляет Вайджей Льюис, руководитель технического отдела и один из основателей компании-системного интегратора Valiant Networks. - Предоставление привлекательных услуг для пользователей намного важнее. Их отсутствие сегодня - одно из серьезных препятствий на пути к всеобщему признанию данной технологии. Кроме того, пока не предлагаются никакие голосовые приложения!»

А ЕСТЬ ЛИ РЫНОК?

Наш ответ - да. По крайней мере, в перспективе. «Да, мы ориентируемся на 10GigЕ, - говорит Джордж Фелпс, руководитель отдела новых технологий Управления исследования, разработки и сбора информации Вооруженных сил США. - Пару месяцев назад мы увеличили пропускную способность каналов к серверам до 1 Гбит/с благодаря установке коммутаторов Extreme 6808, однако в следующем месяце их сменят коммутаторы Extreme 6816. Пока мы не можем позволить себе 10GigЕ, но планируем использовать его с сетями хранения данных (Storage Area Network, SAN), когда ситуация стабилизируется и спецификации утвердятся. Во всяком случае, в течение двух ближайших лет нет необходимости увеличивать пропускную способность до 1 Гбит/c для настольных ПК, однако использование 10GigЕ в серверах очень и очень привлекательно для центров обработки данных».

По мнению многих аналитиков, большинство конечных пользователей не прочь попробовать технологию GigЕ и ее предшественницы, исходя из безупречной репутации Ethernet в локальных сетях и отсутствия хлопот по интеграции конечного оборудования и CPE. «Услугам на базе Ethernet не требуются устройства обслуживания данных и канала (DSU/CSU), для их предоставления нужен лишь коммутатор у пользователя, - говорит Дэвид Гросс, старший аналитик Центра международных исследований CIR. - Конечным пользователям не придется даже протягивать в здании оптические кабели, если расстояние до подвала меньше 100 м. Они смогут подключиться к коммутатору Ethernet при помощи обычного кабеля Категории 5».

Стоимость будет играть ключевую роль, и она может увеличиться, причем неизвестно насколько, в связи с необходимостью прокладки оптики до здания (в настоящее время лишь около 10% американских компаний пользуются прямым подключением). Гросс полагает, что многие владельцы недвижимости не станут тратить на доступ в Internet больше нескольких сотен долларов в месяц.

С точки зрения технологии позиции 10GigЕ достаточно прочны: спецификация физического уровня для глобальных сетей базируется на SONET/SDH, обеспечивая более простое, по сравнению со спектральным уплотнением (Wavelength Division Multiplexing, WDM), формирование услуг и интегрированное управление. Как только цена в 50 тыс. долларов за порт, запланированная для первых поставок, снизится до приемлемой величины, 10GigЕ покажет себя во всей красе в городских сетях и центрах обработки данных.

Однако начало применения этой технологии в частных сетях вызывает споры. По мнению Гросса, это случится не раньше, чем через 5 лет. «Тот факт, что порты магистральных маршрутизаторов работают с OC-192, неминуемо обернется узким местом для сервисов на базе 10GigЕ, а покупателей OC-48 сейчас совсем немного», - утверждает он. Представители компании SBC согласны с тем, что конечные пользователи будут последними, кто заинтересуется этой услугой, приводя в качестве доказательства такие вопросы как интерфейсы и соглашения об уровне сервиса (Service Level Agreement, SLA) наряду с интероперабельностью и особенно с совместимостью системных интерфейсов серверов и мини-компьютеров.

В то же время Мэриэн Стэсни, старший аналитик по конвергенции инфраструктуры в компании Yankee Group, полагает, что именно конечные пользователи захотят первыми добраться до этой услуги. По его мнению, стоимость компонентов, зависящая от конкуренции, совершенствования материалов и методов тестирования, а также от модернизации производства, окажется серьезным препятствием, прежде чем 10GigЕ достигнет необходимой экономии за счет объема выпуска и станет действительно доступен конечным пользователям. «Продукты, выпущенные до принятия стандартов, будут использоваться организациями по мере их появления, так как они будут экономически выгодны с точки зрения эксплуатационных затрат и капиталовложений», - подчеркивает Мэриэн Стэсни.

К тому же владельцам частных сетей обычно не надо беспокоиться о соблюдении жестких требований к качеству услуг, так как такие сети не обязаны отвечать стандартам для телекоммуникационных компаний и приносить доход. Возможно, университетские городки и крупные предприятия станут одними из первых пользователей услуги 10GigЕ.

Когда это произойдет, возникнет проблема соглашений об уровне сервиса, которые должны будут соответствовать характеристикам выделенных линий и гарантировать минимальную пропускную способность, пиковую пакетную скорость, время запаздывания и коэффициент восстановления. Если клиенты захотят использовать GigE на абонентских линиях, то соглашение должно будет распространяться на речевые функции, а это слабая сторона Ethernet. При обеспечении качества речи в реальном времени не следует полагаться на высокую пропускную способность. Судя по отчету Стэсни «Gigabit Ethernet на рынке городских сетей», отсутствие действенных количественных соглашений об уровне сервиса, а также формальной поддержки передачи речи по протоколу IP (Voice over IP, VoIP) сдерживает темпы принятия этой технологии. «Так как большинство компаний-провайдеров услуг будет предлагать структурированное управление и отчетность лишь в будущем, - указывает Стэсни, - мы полагаем, что данная возможность получит распространение не раньше, чем через 6—9 месяцев, если это вообще произойдет».

КАК НАСЧЕТ ПРИЛОЖЕНИЙ ДЛЯ 10GigЕ?

Никто толком не знает, какое именно приложение послужит стимулом к массовому использованию 10GigЕ, но способам применения технологии, особенно в городских сетях, несть числа: размещение оборудования, сети хранения (спецификация 10GigЕ поддерживает Fibre Channel и является хорошим решением для сетей хранения данных вообще), межсоединение узлов подключения к Internet (в особенности для обратного транзита и агрегирования потоков Ethernet в 10/100 Мбит/с и трафика между маршрутизаторами). Провайдеры услуг также могли бы эффективнее и дешевле связываться с вышестоящими поставщиками по одному каналу 10GigЕ.

Однако развитие данной технологии зависит от того, насколько снизятся цены, хотя бы для городских приложений. По словам Дэвида Гросса, технологии GigE и WDM станут приемлемой альтернативой в течение следующей пары лет: «Когда 10GigE действительно подешевеет, это в первую очередь повлияет на оптовые предложения операторов. Небольшой развивающейся компании-оператору будет легче и выгоднее увеличивать пропускную способность без приобретения местных линий связи и уплаты дополнительных сумм за кросс-проводку».

Доступность сетевых приложений окажет влияние и на конечных пользователей. «10GigE обладает настолько высокой пропускной способностью, что поставщики услуг и их клиенты смогут применять его буквально для любых целей, - говорит Роберт Уолтерс, второй, директор компании SBC по оптическим услугам. - В качестве примера можно привести соединение сетей хранения данных, восстановление и зеркалирование центров обработки данных, передачу мультимедийных, медицинских данных и файлов CAD, а также предоставление доступа к центрам обработки данных».

Как только будут решены проблемы качества услуг, к возможностям 10GigE добавится то, что компания Lantern Communications называет «новыми экономически оправданными приложениями». Это те приложения, которые в настощяее время вследствие своей дороговизны или непредсказуемости не пользуются спросом у пользователей. Если 10GigE действительно выйдет на абонентские линии, то среди первых, скорее всего, окажутся приложения, относящиеся к категории видео во главе с видеоконференциями. Кроме того, разговоры ведутся об использовании 10GigE в качестве замены OC-192 на частных линиях связи для международного коммерческого трафика, однако до этого еще далеко.

НОВЫЕ ОБЫЧНЫЕ ПОДОЗРЕВАЕМЫЕ

Как и следовало ожидать, лидирует «большая тройка» владельцев сетей Ethernet: Yipes Communications, Telseon и Cogent Communications. Однако есть и другие участники данного рынка. Вот его краткий обзор.

Компания Yipes Communications, вероятно, занимает первое место как по обороту, так и по авторитетности. Ее стратегия продаж одна из самых прозрачных для деловых клиентов (с точки зрения дополнительных и управляемых услуг). При помощи 10GigE компания собирается расширить свою кольцевую магистраль и сеть доступа, для чего в конце 2001 г. планируется приступить к лабораторным тестам. Полевые же испытания должны начаться во втором квартале 2002 г. Сроки зависят от степени совершенства продуктов компаний-поставщиков в плане удобства предоставления услуг (это главный критерий для продаж услуг Ethernet), а также от их надежности и простоты управления. Для решения проблемы нехватки световодов Yipes будет использовать спектральное мультиплексирование, пока 10GigE не станет конкурентоспособным решением. Компания утверждает (и большинство аналитиков с этим согласно), что ее ячеистая управляемая сеть на сегодняшний день превосходит по контролю услуг и гибкости аналогичные сети других поставщиков услуг, кроме, пожалуй, компании Telseon.

У Telseon разработан более агрессивный план реализации. Лидируя в оптовых и розничных продажах услуг, данная телекоммуникационная компания рассчитывает развернуть сеть 10GigE к концу 2001 г. и постепенно модернизировать ее в 2002 г. Возможно, это слишком оптимистичный прогноз, но он действительно вселяет уверенность в развитие оборудования для 10GigE.

Telseon уверена также и в будущем спросе на 10GigE как на средство агрегирования потоков со скоростями порядка 1 Гбит/с и трафика WDM. По словам Вайпина Джейна, вице-президента Telseon по системному проектированию, от поставщиков компания требует лишь гарантированную интероперабельность без предоставления каких-либо новых функциональных возможностей или формирования услуг и не ожидает возникновения проблем с пользовательским оборудованием. Однако качество услуг будет, по-видимому, соответствовать, но не превосходить показатели GigE, как они определены в настоящее время - этот критерий до сих пор не ясен для поставщиков услуг Ethernet, в особенности при увеличении числа одновременно работающих приложений, чувствительных к задержкам.

Мы получили много положительных отзывов от конечных пользователей Ethernet (некоторые клиенты компании Yipes Communications стали преданными сторонниками предоставляемых им услуг), но тем не менее не все довольны качеством речи и видео, функционированием некоторых виртуальных частных сетей старшего класса и т. д. Компания Telseon (как и любой другой поставщик услуг) пока не готова обнародовать соглашения об уровне сервиса и расценках на 10GigE.

Cogent Communications в большей степени специализируется на продаже пропускной способности в розницу и предлагает Ethernet с пропускной способностью 100 Мбит/с за фиксированные 1000 долларов в месяц. Несмотря на небольшой список дополнительно предоставляемых услуг, компания заслужила положительные отзывы аналитиков за поддержку операций по обеспечению работы сетей. Следует заметить, что Cogent использует каналы SONET OC-48 для соединения своей точки присутствия с помещениями заказчиков, а Ethernet применяется лишь непосредственно в здании клиента. Тем не менее компания входит в «большую тройку» владельцев сетей Ethernet и является одним из перспективных кандидатов в поставщики услуг на базе 10GigE.

Все три компании успешно развиваются, а Yipes и Telseon к тому же и хорошо финансируются, однако нельзя забывать об угрозе объединения при нарастающем спаде инвестиционного рынка. По данным исследования Ethernet в глобальных сетях, проведенного Gartner Group, многие провайдеры сетевых услуг не смогут преодолеть его последствия. Очевидно, кому-то это удастся, но другие, скорее всего, будут поглощены более крупными компаниями. Специалисты Gartner Group полагают, что услуги Ethernet начнут предлагать и обычные провайдеры сетевых услуг, но их расценки будут на 25—40% выше по сравнению с компаниями, изначально занимающимися сетями данного типа.

Несмотря на то что Verizon и BellSouth официально не заявляли о предоставлении услуг Ethernet, они вышли на этот рынок, а компании Qwest и Broadwing (бывший оператор связи, сейчас занимающийся телекоммуникациями следующего поколения) заканчивают бета-тестирование услуг с предоставлением пропускной способности 1 Гбит/с (для получения более подробных сведений см. Таблицу 2).

ВСЕ НЕ ТАК ПРОСТО

Когда же 10GigE станет действительно выгоден? Для конечных пользователей в США - через год-полтора при благоприятной экономической ситуации. Важнее другое: чего стоит опасаться при выборе услуг Ethernet?

Препятствий на данный момент несколько. Несмотря на заявление одного из потребителей, что проблемы связаны лишь с попытками продавать 10GigE высшему руководящему звену, провайдерам услуг все еще необходимо преодолевать сложности при получении права прохода, лицензировании, предоставлении полномочий владельцам и т. д.

По мнению Вайджея Льюиса, технологии 10GigE, как и в случае с GigE, необходима стандартизация радиусов действия (коротких и больших расстояний), интероперабельность с плотным спектральным мультиплексированием (Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM), стандартизация качества услуг с определением методики предоставления пропускной способности для речевых приложений и частных линий связи, восстановление связи по типу SONET/SDH. И кроме того, 10GigE не должен зависеть от протоколов и трафика. С расстоянием проблем не возникнет, если 10GigE преодолеет 40-километровое пространство, т. е. типичное расстояние между правильно организованными кольцами в региональных сетях.

Но, как считает Мэриэн Стэсни, несмотря на то, что стоимость 10GigE низка, так как не используются дорогостоящие методы синхронизации SONET/SDH, увеличивается число проблем, связанных с качеством услуг в реальном времени. Это до сих пор осталось камнем преткновения для некоторых операторов связи. «Управление качеством услуг 10GigE окажется сложной задачей, если не удастся найти способы его использования с IPv6, но последний еще далек от состояния готовности, - утверждает Роберт Уолтерс. - В случае реализации 10GigE поверх DWDM можно будет применять некоторые средства защиты, основанные на технологии «цифровых оболочек», но их также придется тщательно протестировать, прежде чем предоставлять клиентам».

Поставщики предлагают свое решение дилеммы качества услуг и защиты - технологию Resilient Packet Ring (RPR). Этот протокол второго уровня был разработан для внедрения средств по типу SONET/SDH для передачи данных. Компании Nortel, Cisco, Luminous Networks, Dynarc и Lantern Communications планируют закончить разработку данной технологии к 2002-2003 гг. В основе RPR лежит концепция пакетных колец, базирующаяся, в свою очередь, на технологии динамической передачи пакетов (Dynamic Packet Transport, DPT) компании Cisco. По существу, обе технологии позволяют передавать вдвое больше информации по волоконно-оптическим кольцам за счет многократного использования пространства (управляющий протокол второго уровня плоскости контроля для определения топологии, чрезвычайного переключения и контроля пропускной способности) вместо выделения половины емкости кольца на восстановление. Данный подход минимизирует конкуренцию и изолирует сбои на отдельном узле (кольцо может иметь до 200 узлов) без мультиплексирования с разделением по времени (Time Division Multiplexing, TDM).

Механизмы обеспечения качества услуг и защиты все еще дорабатываются, так как до сих пор сложно найти сведения о том, как RPR будет осуществлять восстановление менее чем за 50 мс (стандартное время восстановления для SONET/SDH). Однако компании Nortel и Cisco уже представили оборудование с поддержкой технологии RPR, демонстрирующее описанную концепцию в действии. Данная технология до сих пор остается главной надеждой для услуг Ethernet уровня операторов связи, и большинство аналитиков полагают, что она станет широко применяться с 2003 г. RPR или подобная ей технология обязательно повлияет на распространение Ethernet по мере развития рынка.

Вообще говоря, двумя наибольшими угрозами быстрому развертыванию (без учета недостатка в жестких стандартах и наборах микросхем для оборудования поставщиков) являются: 1) почти полное отсутствие привлекательных служебных приложений (как описано выше) для обеспечения окупаемости инвестиций и зависящий от этого достаточно высокий уровень стоимости доведения оптического волокна до помещений. По данным отчета Мэриэн Стэсни, опрос американских розничных провайдеров услуг Ethernet показывают, что сделки относительно городских волоконно-оптических сетей с компаниями Metromedia Fiber Network, Qwest и Level 3 не обеспечивают достаточного числа подключений зданий, поскольку указанные провайдеры ориентируются на телефонные узлы традиционных операторов и центры хостинга. Из-за этого так мало зданий, подключенных к сети. «Для подсоединения новых зданий, - подчеркивается в отчете, - владельцам сетей Ethernet приходится создавать отводы от городских магистральных оптических сетей при средних расценках 250—350 долларов за метр, в зависимости от расположения».

Диаграмма 1. Предполагаемое развитие технологий. Какой способ передачи данных завоюет города? Сравнение прогнозов распространения аппаратных средств для городских сетей и сетей доступа в Северной Америке.

Тем не менее 10GigE остается перспективным направлением для городских и даже глобальных сетей. Возможности RPR, успехи владельцев сетей Ethernet в городах, а также появление групп стандартизации для обеспечения интероперабельности и дальнейшей модернизации услуг позволили технологиям GigE и 10GigE расшевелить операторов связи и привлечь к себе относительно небольшое, но постоянно растущее число конечных пользователей. Конечно, эти технологии не заменят SONET/SDH еще 5—10 лет, однако, по некоторым оценкам, к 2005 г. «чистым» Ethernet-услугам будет принадлежать 30% городского рынка (см. Диаграмму 1).

Дуг Аллен - зам. главного редактора. С ним можно связаться по адресу: dougallen@cmp.com.

Ресурсы Internet

Для получения сведений о технологии 10 Gigabit Ethernet (10GigE) посетите сайт Web отраслевого форума 10 Gigabit Ethernet Alliance по адресу: http://www.10gea.org. На нем вы найдете официальные спецификации и маркетинговые данные.

Кроме того, советуем зайти на сайт Скотта Клавенны по адресу: http://www.lightreading.com, где опубликованы статьи о технологии Gigabit Ethernet, и, помимо этого, прочесть статью «Ethernet Comes of Age» в сентябрьском выпуске журнала Telecommunications Magazine по адресу: http://www.telecoms-mag.com.

Для получения более подробных сведений о перспективной технологии Resilient Packet Ring (RPR) посетите Информационный центр RPR на сайте Web компании Lantern Communications по адресу: http://www.lanterncom.com.