Глобальное ускорение до 100G

Реальное увеличение количества компьютерной техники, которая общается между собой по IP-протоколам, не может уменьшить даже мировой финансовый кризис: скоростные фиксированные и беспроводные сети окружают современных пользователей практически повсеместно. При этом на сегодняшний день подавляющее число всех сетей организуется на базе технических средств Ethernet, различающихся только быстродействием. Даже в беспроводных сетях UMTS или WiMAX опорная сеть построена все-таки с помощью кабельных трасс, мощности которой растут весьма существенно.

Основной тенденцией для операторов связи на следующую пятилетку будет использование и творческое развитие технологии 100 Gigabit Ethernet (100G) для организации магистральных линий ближней и дальней связи, а также подключение к Интернету на такой скорости крупных ЦОДов. И хотя официально данный стандарт еще не принят (рабочая группа IEEE планирует сделать это в 2010 г.), основные игроки рынка (как вендоры, так и операторы) уже имеют представление о том, что в него будет заложено, и в соответствии с этим планируют свои разработки и производство “железа”.

Осознание перемен

По мнению аналитиков Infonetics Research, 34% сервис-провайдеров всего мира внедрят технологию 100G в своих опорных сетях уже в 2010-м, а к 2011 г. эта цифра возрастет до 59%. Причем распределение рыночных долей вендоров в данном случае будет крайне сильно отличаться от той картины, которая существует сейчас в области сетей 40G. В сегменте 40G (по данным аналитической компании Ovum на 4-й квартал 2008 г.) больше трети рынка принадлежит Nokia Siemens Networks, на втором месте, контролируя одну пятую всех продаж, находится Alcatel-Lucent, а далее, с рыночной долей в 10—13% и минимальным отрывом друг от друга, выстроились Huawei, Ericsson и Ciena. А вот на рынке решений 100G аналитики из Heavy Reading видят совсем другую картину: на первом месте с долей, превышающей 20%, находится Alcatel-Lucent, далее идут Nortel с 18% (несмотря на нестабильное финансовое состояние компании подразделение по разработке 100G будет продано в хорошие руки), а также Ciena с 15% рынка. Cisco, Nokia Siemens, Infinera, Fujitsu и т. д. имеют гораздо более скромные показатели, поскольку бросили основные силы на разработку 40G-решений.

Кроме того, если внимательно изучить исследования компании Cisco, посвященные гиперподключенности и датируемые летом 2009 г., то можно отметить, что по прогнозам производителя операторского оборудования основными сервисами, которые будут стимулировать переход операторов к более скоростным проводным каналам связи, являются далеко не веб-серфинг и электронная почта (даже если учесть, что 80% из нее — спам). Но и VoIP не будет играть на этом рынке сколь-нибудь значимую роль. Наибольшее количество потребляемого трафика к 2013 г. заберет обмен файлами между пользователями напрямую и со специальными архивами, а также просмотр видеоподкастов с помощью персональных компьютеров и телевизоров, подключенных к IPTV. В связи с этим операторам потребуются не только контент-платформы, но и скоростные сети связи.

Причем в данном случае речь идет не о простом, а об интерактивном ТВ — с возможностью видеочата в режиме реального времени, с функциями “картинка-в-картинке” и “видео по запросу” (но по более гуманным ценам, чем один-два доллара за просмотр одного фильма). Сыграет свою роль и user-generated-контент: к примеру, взрывной рост просмотра пользовательских видеороликов и online-трансляций в социальных сетях еще только впереди. Вдобавок не стоит сбрасывать со счетов трафик online-игр, разнообразные проекты ВКС и передачу данных распределенных вычислений. Кроме того, рост трафика в Интернете, по мнению аналитиков из Cisco, связан и с увеличением числа мобильных пользователей, подключенных к Сети по беспроводному широкополосному доступу со своих нетбуков или ноутбуков. Один такой пользователь создает трафика больше, чем 450 абонентов мобильных телефонов (для сравнения: один пользователь коммуникатора по количеству ежемесячно потребляемого трафика “равняется” тридцати пользователям мобильных телефонов).

Вообще не проходит месяца, чтобы не появлялись анонсы тех или иных испытаний, где задействована технология 100G, — причем это не только тестовые, но и вполне “боевые” проекты. Обычно они реализуются там, где необходимо серьезно увеличить пропускную способность линий связи; как показывает практика, это именно операторы телекоммуникационных услуг не только для частного, но и для корпоративного сектора. В мае сеть с пропускной способностью до 100 Гбит/с внедрила компания NYSE Euronext — оператор, обслуживающий фондовые биржи в Нью-Йорке и Лондоне; ей такая система потребовалась для проведения торгово-рыночных операций с помощью инфраструктуры защищенных финансовых транзакций Secure Financial Transaction Infrastructure. А платформу CN 4200 RS FlexSelect Advanced Services поставила корпорация Ciena. Предположительно окончательный ввод в эксплуатацию данной сети, играющей роль операционных узлов, обеспечивающих выполнение более миллиарда транзакций в день и обмен петабайтами информации, состоится в 2010-м.

Чуть позже, в июле нынешнего года, крупный американский поставщик развлекательных, информационных и коммуникационных продуктов и услуг — корпорация Comcast — объявил об успешном завершении испытаний технологии 100G в сетевой магистрали между городами Филадельфия (шт. Пенсильвания) и Маклин (шт. Вирджиния). При этом использовались маршрутизаторы Cisco CRS-1, которые были установлены в волоконно-оптической инфраструктуре Comcast для передачи трафика по оптическим каналам DWDM. Решение испытывалось практически в боевых условиях: принадлежащая компании Comcast уникальная конвергентная магистральная IP-сеть уже сегодня передает больше голоса, видео и данных, чем любая другая сеть аналогичного типа.

А в августе компания Telstra, крупный поставщик телекоммуникационных услуг в Австралии, успешно завершила тестирование оптоволоконной сети 100G протяженностью в 2 тыс. километров. За счет использования технологии Forward Error Correction, оператору удалось использовать новое оборудование Nortel, осуществляющее передачу данных со скоростью в 40 и 100 Гбит/с на имеющиеся у него инфраструктуре сетей 10G. Остальные операторы смогут сделать тоже самое, либо им потребуется минимальный апгрейд своих опорных сетей, если их строили слишком давно. Разумеется, это только несколько наиболее показательных примеров развития данной технологии.

Отечественный рынок

Ясно, что для основной массы операторов технология 100G пока не является сильно востребованной, но с учетом динамики роста трафика они испытывают несомненный интерес к ней. Как отмечает Антон Кириченко, руководитель группы системных инженеров Cisco, основные операторы в России уже давно переросли существующие интерфейсы с полосой пропускания 10 Гбит/с для организации каналов как ближней, так и дальней связи и сейчас реализуют решения с мультиплексированием нескольких интерфейсов по 10 Гбит/с (как правило, суммарная полоса подобного канала связи варьируется от 20 до 120 Гбит/с). Но подобная технология не может быть панацеей и имеет ряд существенных ограничений как с точки зрения реализации отдельных сетевых технологий, так и с точки зрения управления и мониторинга. Кроме того, мультиплексирование многих каналов 10 Гбит/с приводит к быстрому заполнению слотов маршрутизатора линейными картами, и операторам приходится приобретать более мощное и дорогое устройство. Подобные мероприятия крайне болезненны для них, так как влекут за собой массовые работы по реорганизации связи, изменению проектов и т. д. и т. п. В качестве побочного, но весьма значимого эффекта следует отметить и то, что с установкой каждого нового интерфейса увеличивается энергопотребление и тепловыделение, что опять-таки выливается в увеличение накладных расходов. Но с распространением решений 100G большая часть этих проблем может быть совсем снята.

Таким образом, российские операторы крайне внимательно рассматривают решения на базе 100G. К примеру, у того же “Ростелекома”, учитывая рост объемов интернет-трафика, есть необходимость в использовании 100G в самое ближайшее время. “При окончательном появлении этого стандарта такие каналы связи будут организовываться прежде всего в магистральном сегменте и для подключения крупных центров обработки данных. Максимально доступные на сегодняшний день 10G с использованием технологии Ethernet и 40G POS в ряде случаев уже недостаточны”, — сообщили нам в пресс-службе компании. Таким образом, закупка оборудования так называемого 100G-ready в планах “Ростелекома” уже стоит. А использование 100G планируется после официального принятия международного стандарта.

В первую очередь 100G будет, конечно, востребована в ядре сети, где обрабатывается огромное количество трафика, уверен Денис Бадретдинов, директор Департамента стратегического развития сети оператора “Комстар-ОТС”: “Уже сейчас мы имеем нагрузку на соединениях в ядре около 60 Гбит/с, и если проанализировать темпы роста трафика за последние несколько лет, то видно, что трафик растет на 50% в год. Соответственно уже к 2011-му мы можем достичь 100 Гбит/с. Кроме того, большие возможности вероятны на уровне серверного оборудования для обмена трафиком между серверами и для подключения серверов приложений к глобальной сети”.

Другие компании пока не столь категоричны. К примеру, в “Синтерре” большинство магистральных каналов которой имеют пропускную способность от 40 Гбит/с, готовы только протестировать 100G-решения таких производителей, как Nortel, Juniper, ECI. Специалисты оператора отмечают, что эта технология будет востребована в национальных магистральных сетях, обслуживающих трафик по всей стране, поскольку объем трафика постоянно растет. Причем повышению нагрузки в сети способствует рост как корпоративного, так и межоператорского направлений. Дело в том, что технология 100G предполагает использование ВОЛС с высоким КПД за счёт динамического перераспределения ресурсов (скорости и объёмов передаваемых данных) на те точки транспортной сети, где это требуется. Кроме того, становится возможной реализация управления качеством (QoS) на уровне транспортной сети для передачи больших объёмов информации и обеспечения эффективной работы таких услуг, как Voice over IP, Video over IP.

Но осторожность игроков рынка с принятием новой технологии вполне оправданна. “Далеко не все операторы, обладающие потребностью расширить свои магистральные сети, пошли на внедрение 40G-интерфейсов, предпочитая дозакупать 10G в ожидании технологии 100G: все-таки некоторой оптимизации сетей можно добиться и таким путем, — говорит Дмитрий Гуркин, директор по развитию сети “Межрегионального Транзит Телекома”, — Однако вряд ли такой подход может стать серьезным конкурентным преимуществом. На что стоит обратить внимание, так это на стоимость оборудования, поддерживающего технологию 100G, в первое время она будет завышена в сравнении с аналогичным по производительности “устаревшим” оборудованием. Так что торопиться закупать новые решения пока вряд ли стоит”.

А вот операторам мобильной связи 100G “не грозит”. Но опять же только пока. Как отмечает Дмитрий Цыганко, технический директор компании “Скай Линк”: “Переход на Ethernet в транспортной сети — насущная необходимость оператора, работающего с большими объёмами данных. Сейчас транспортные сети компании построены по технологии SDH. А для отдельных целей (в том числе и для теста — так называемые “опытные зоны”) реализованы каналы 1G Ethernet over SDH, на отдельных участках — 1G over CWDM. В дальнейшем планируется переход на выделенные оптические волокна и построение ядра сети на технологии MPLS с полосой 10G. Уровни же Ethernet в 1, 10, 40 и 100 Гб/c оператор должен выбирать исходя из объёмов передачи данных и масштабов сети. При месячном трафике в 50 Тб (данные для “Скай Линк Северо-Запад”) 40G и 100G для операторов мобильной связи пока не требуется. Но такая необходимость может появиться при переходе к технологии LTE (это сети 4G, где пиковая скорость передачи данных к абоненту по радиоканалу может достигать 100 Мбит/c) — эту перспективу рассматривают сейчас многие операторы, в том числе и мы”.

Правда, следует отметить, что разработка самого стандарта 100G для передач данных — это только верхушка айсберга, не менее сложно для производителя разработать фабрики коммутации и компоненты обработки данных, которые могут функционировать на скоростях 100 и более гигабит в секунду, чтобы обеспечить полную передачу трафика без каких-либо потерь и выдержать при этом надлежащие параметры качества обслуживания. Некоторые производители сейчас пытаются делать это, комбинируя несколько компонентов, например разрабатывают чипы, которые работают в режиме “50+50”, т. е. занимаются параллельной обработкой данных, в сумме предполагая получить 100G, но в конечном счете, как показывает история, этот подход приводит к значительным проблемам с QoS и т. д. “Что касается стоимости разработки сетей, — говорит Денис Бадретдинов, — то вряд ли появление технологии 100G сильно снизить ее стоимость. Разве что там, где приходилось использовать объединение нескольких физических интерфейсов в один логический со всеми вытекающими из этого ограничениями, можно будет обойтись одним физическим интерфейсом и не задумываться о таких вещах, как, например, балансировка трафика внутри группы интерфейсов, возможности использования тех или иных протоколов на объединенных интерфейсах и т. д.” Кроме того, чтобы решения 100G действительно позволили операторам сократить стоимость разработки сетей и уменьшить количество необходимого оборудования, многие существующие ныне оптические транспортные системы скорее всего потребуют значительной модернизации.