Не такой уж быстрый трек

ATM может наконец-то выйти в народные массы. Но стоит ли овчинка выделки, если вопрос стандартизации повис в воздухе, а скорость не так уж и высока?

Когда-то Альберту Эйнштейну удалось доказать, что скорость - штука не простая. В мире ATM (Asynchronous Transfer Mode - асинхронный режим передачи) скорость может опрокинуть все расчеты. Как это ни парадоксально, но чем медленнее работает ATM, тем быстрее она может оказаться на рабочем столе пользователя. К такому парадоксу ведет создание нового стандарта ATM, ATM25. ATM25, работающий со скоростью 25 Мбит/с в противоположность обычной для ATM скорости до 155 Мбит/с, обеспечивает меньшую полосу пропускания, чем другие принятые вариации ATM. Вместе с тем скорость 25 Мбит/с на сегодняшний день вполне достаточна для большинства нужд пользователя.

Привлекательность ATM25 по сравнению со всеми другими стандартами ATM вполне очевидна. Сетевые адаптеры и хабы для ATM25 сравнительно недороги; ATM25 работает с витой парой Категории 3, то есть с кабельными системами, которые используются в телефонных сетях и сетях 10BaseT. Для стандартного же ATM требуется более дорогой и не столь распространенный кабель Категории 5.

Однако, хотя ATM25 и открывает для любой компании доступный способ взять на вооружение ATM, относительная незрелость технологии ATM ставит несколько вопросов, на которые еще предстоит ответить. Например, белым пятном на карте ATM остается интероперабельность. В то время, когда писалась эта статья, ATM Forum, консорциум производителей, ставящий перед собой целью разработку стандартов ATM, еще только рассматривал ATM25 в качестве официального стандарта. Кроме того, разработка стандартов интероперабельности ATM25 является одной из основных целей и Альянса Desktop ATM25, в состав которого в начале 1995 года входило 32 производителя, включая таких гигантов, как компании Apple, IBM и Chipcom. Рабочая группа собирается приступить к тестированию ATM25 не ранее второго квартала 1995 года.

ВУНДЕРКИНД НА РАБОЧЕМ СТОЛЕ

Цена всегда оказывалась основным препятствием для ATM на пути к настольному компьютеру. Согласно февральскому 1994 года опросу пятидесяти фирм, входящих в список Fortune 1000, 58 процентов из них ответили, что более низкие цены на продукцию ATM подстегнули бы их раздумья относительно ее приобретения. Опрос вошел в доклад, опубликованный фирмой Forrester Research (Cambridge, MA), которая специализируется на оказании консультационных услуг и исследовании рынка.

В прошлом году компания IBM возглавила атаку на настольные приложения ATM, представив свою новую линию продуктов Turboways, в состав которой входят адаптер ATM25 для шины ISA и ATM-концентратор. ATM25-адаптер стоит 395 долларов, а ATM-концентратор с двенадцатью ATM-портами, каждый из которых обеспечивает скорость 25 Мбит/с, - 3995 долларов.

Стоимость в расчете на одно рабочее место при использовании всех 12 портов концентратора составляет приблизительно 730 долларов. Сюда следует добавить ATM-коммутатор и программное обеспечение - каждый из этих компонентов в большинстве случаев необходим - тогда ATM25 обойдется приблизительно в 1000 долларов в расчете на одно рабочее место. Такая цена является просто революционной, учитывая, что в 1994 году один ATM-адаптер стоил порядка 1500 долларов. Конечно, это были платы со скоростью 100 Мбит/с, а то и 155 Мбит/с. Но даже 25 Мбит/с более чем достаточно для большинства рабочих мест.

КРИВЫЕ ДОРОЖКИ

Участники опроса намеревались использовать ATM в корпоративных магистралях, а не для соединения настольных ПК или подсоединения к телефонной сети общего пользования. ATM25, обладая гораздо меньшей ценой, в состоянии перевернуть эти планы и попасть на рабочий стол гораздо раньше. Одновременно она может стать широко употребимой технологией в качестве корпоративной магистрали.

Во всяком случае, судьба ATM оказалась вовсе не такой, как виделось ранее. По мнению аналитика Мэри Петроски из Burton Group, консультационной фирмы из Солт-Лейк-Сити, технически оказалось проще и надежнее реализовать ATM в локальных сетях рабочих групп, чем в магистралях. ATM используется главным образом для локальных соединений обладающих высокой мощностью рабочих станций, серверов, вычислительных узлов и суперкомпьютеров в таких приложениях, как передача больших файлов.

"Прежде чем ATM-магистрали станут доступными рядовому пользователю, необходимо решить массу технических вопросов", - говорит Петроски. Тому пример такой параметр, как качество услуг (QOS). ATM Forum определил четыре класса QOS, которые обеспечивают различные виды контроля за перегрузкой, а также другие характеристики. Проблема в том, что эти классы были определены только в общем виде. Например, соединение с постоянной скоростью (Constant Bit Rate, CBR) должно обеспечить сервис, эквивалентный цифровой частной линии. Однако каждый производитель решает самостоятельно, в чем именно состоит эквивалентность услуг.

Хотя выделение классов QOS дает полезные ориентиры для производителей ATM, необходимо точно определить классы в терминах параметров, которые характеризуют как производительность - например, максимальную скорость передачи ячейки, поддерживаемую скорость передачи ячейки, макси- мальный размер пакета, - так и точность - время задержки передачи ячейки, долю потерянных ячеек, долю неправильно переданных ячеек.

ATM Forum не достиг той точки, чтобы производители могли реализовывать ATM и быть уверенными в интероперабельности между различными продуктами. Так, если производитель говорит, что он поддерживает CBR, он может знать, о чем он говорит, но это касается только его собственных продуктов. Вполне вероятно, что вам не удастся добиться того же самого качества услуг на оборудовании другого производителя. Последствия могут оказаться весьма серьезными. Например, если для ATM-устройства требуется определенное качество услуги, которое коммутатор не поддерживает, то коммутатор может попросту отказать в соединении.

Итак, такие проблемы, как неопределенность качества услуг, не способствовали реализации ATM в магистралях - в этой области вопросы интероперабельности и перегрузок критически важны. Однако они не должны препятствовать использованию ATM в рабочих группах, где можно использовать продукцию ATM одного производителя и спроектировать сеть таким образом, чтобы перегрузки были минимальны либо вообще отсутствовали. Кроме того, рабочая группа, пожалуй, самое безопасное место для экспериментов с ATM: любые возникшие проблемы нарушат работу только этой рабочей группы.

Единственный вопрос, который должен волновать администраторов сетей, таков: чем ATM предпочтительнее какой-либо другой технологии? "ATM - новая технология,- предостерегает Петроски, - и, несмотря на внимание рынка, она еще не созрела. Удешевление и замедление не устраняет других проблем."

Однако, есть три довода в пользу использования ATM в сетях рабочих групп: большая полоса пропускания; улучшенная поддержка для потоков данных таких типов, как видео и звук, которым необходима гарантированная полоса пропускания и которые чувствительны даже к небольшим задержкам; и перспективы на будущее.

БЫСТРЕЕ, БЫСТРЕЕ И БЫСТРЕЕ

Сегодня движущей силой перехода к использованию ATM настольными системами является большая полоса пропускания. "В первую очередь, настольный ATM находит свое применение благодаря бесконечно масштабируемой полосе пропускания, - говорит Петроски. - Он используется в основном только для передачи данных, а не благодаря возможности передавать другие различные типы данных, такие, как видео и звук."

Отвечая на запросы рынка, производители продуктов ATM предлагают программное обеспечение для эмуляции локальной сети, которое делает плату ATM похожей (с точки зрения сетевой ОС и прикладных программ) на сверхбыстрый адаптер Ethernet или Token Ring. Для эмуляции сети необходимо как программное обеспечение для рабочей станции, которое может быть интегрировано с драйвером, так и сервер эмуляции локальной сети, который может быть установлен либо на ATM-коммутатор, либо на отдельный ПК.

Однако у ATM имеются конкуренты в лице менее дорогих и более простых в реализации технологий, обеспечивающих более или менее сходную широту полосы пропускания. Например, коммутируемый Ethernet обеспечивает для выделенной полосы пропускания скорость 10 Мбит/с. Кроме того, не нужен новый адаптер для рабочей станции, как в случае с ATM. Полнодуплексный коммутируемый Ethernet обеспечивает передачу данных со скоростью 20 Мбит/с. Но если вам нужна полнодуплексная передача данных со скоростью 40 Мбит/с, ATM25, который по самой своей природе является полнодуплексным, оказывается наименее дорогим решением.

ГАРАНТИЯ

Прикладные программы также могут оказаться решающим фактором при выборе ATM. Локальные сети, основанные, как Ethernet или Token Ring, на общем физическом канале данных, не могут гарантировать требуемую полосу пропускания или качество услуг в любой момент времени, а ATM может. Однако, при нормальных условиях пользователь просто не заметит неравномерную скорость передачи данных.

Другое дело, передача видео и звука. При небольших задержках, которые незаметны при передаче обычных данных, изображение будет дергаться или мерцать, а звук искажен. В приложениях мультимедиа изображение и звук часто используются вместе, поэтому случайные задержки могут привести к рассинхронизации изображения и звука. ATM обеспечивает наилучшую поддержку для чувствительных к задержкам потокам данных, потому что задержки в ATM короче и время задержки не превышает заданной величины.

ATM передает все данные в 53-байтных ячейках. Напротив, пакеты Ethernet и Token Ring имеют переменную длину, которая может достигать нескольких тысяч килобайт. Поток небольших, равного размера ячеек с большей вероятностью будет равномерным, чем поток больших, не равного размера пакетов. Если какая-либо ячейка теряется и ее необходимо передать повторно, то она образует лишь крошечную ямку на дороге, а не огромную колдобину.

В случае изображения и звука в реальном времени ATM-ячейки обычно повторно не передаются. Небольшие ячейки лучше подходят для такой методики в духе "оставь-раненых", поскольку потеря небольшой ячейки не вызовет сколько-либо заметного сбоя сигнала на экране или пробела в звуке.

К несчастью, часть из присущих ATM свойств могут быть потеряны при эмуляции локальной сети. Так как драйверы локальных сетей не изменились, они по-прежнему уверены в том, что имеют дело с Ethernet или Token Ring. Поэтому, если одна ячейка была потеряна, то драйвер локальной сети на принимающем конце воспринимает это как потерю пакета и просит повторить передачу - хотя прикладная программа скорее всего окажется уже не в состоянии использовать данные, когда они придут. Так драйвер локальной сети превращает небольшую ямку на дороге в изрядную колдобину.

Но можно сделать так, чтобы в ATM-сети рабочей группы терялась только незначительная доля пакетов - то есть, если ATM-коммутатор имеет большую буферную память, драйверы локальной сети эффективны, рабочие станции не перегружены, прикладные программы достаточно быстры, а кабель проложен правильно. Таким образом, можно успешно передавать чувствительный к задержкам трафик в пределах рабочей группы даже при использовании эмуляции локальной сети. В действительности, это решение может работать даже в глобальной сети ATM.

ВОПРОС СТАНДАРТОВ

ATM изобретен специально для того, чтобы обеспечить гарантированный уровень задержек при передаче при помощи изохронных каналов. В изохронных каналах каждая ячейка проходит через систему в точности за то же время, что и любая другая ячейка - с заданными, гарантированными пределами отклонения. Однако ATM Forum не довел до конца спецификацию стандартов QOS, определяющую изохронные каналы. Кроме того, многие производители ATM25 не поддерживают изохронные каналы. Если они начнут поддерживать такие каналы - это наверняка произойдет, как только будут установлены твердые проверенные стандарты, - то вам потребуется чисто ATM-сеть от начала до конца для того, чтобы воспользоваться ее преимуществами, причем каждая из подсистем должна оказывать услуги того же самого качества.

Сегодня не вполне ясно, когда стандарты будут окончательно специфированы, как много времени уйдет на устранение несоответствий и как быстро производителям ATM25 удастся его реализовать.

При отсутствии изохронных каналов наилучшим способом предотвращения задержек является достаточная полоса пропускания всех рабочих станций. Сегодня это возможно посредством создания неблокирующей сети - т.е. сети с такой емкостью, что в ней никогда не будет перегрузок из-за недостаточной полосы пропускания.

Неблокирующий Ethernet-коммутатор обеспечивает соединение со скоростью 10 Мбит/с для всех портов, а ATM25 делает это со скоростью 25 Мбит/с. Как коммутируемый Ethernet, так и ATM предоставляют выделенные каналы ограниченной емкости, что позволяет спроектировать сеть, в которой никто никому не станет наступать на пятки. Кроме того, в такой сети задержки кратковременны и предсказуемы - хотя они более коротки и предсказуемы для ATM, чем для коммутируемого Ethernet.

Было бы очень здорово, если бы каждая рабочая станция могла зарезервировать меньшую полосу пропускания, чем максимальная. Например, гарантировать 10 Мбит/с для каждой из шести станций и 15 Мбит/с для каждой из оставшихся 6 станций, что в сумме составляет 150 Мбит/с. CBR-соединения позволяют это делать. Когда стандарт ATM будет реализован, он обеспечит не просто большую, но и гарантированную полосу пропускания. Однако резервирование полосы пропускания должно будет поддерживаться, скорее всего, на уровне программного обеспечения, как клиентом, так и переключателем. В обозримом будущем многие произво- дители ATM25 не будут поддерживать ни того, ни другого.

Что поддерживает сегодня большинство производителей ATM-переключателей (включая ATM25), так это схемы, дающие некоторым потокам данных приоритет над другими. Так, если 11 портов предназначены для передачи данных, а две- надцатый для видео, то вы можете дать видеопорту приоритет над портами данных. Но такая схема приоритетов никак не может повлиять на трафик, как только тот покидает пределы коммутатора ATM.

Впрочем, у ATM скоро появятся конкуренты в деле обеспечения изохронных каналов - конкуренты, которые не требуют глобальных изменений в сети. Например, изохронный Ethernet (isoEnet) обеспечивает скорость 16 Мбит/с - 6 Мбит/с изохронный канал и обычный 10 Мбит/с канал Ethernet - в сети 10BaseT, Category 3. Разработанная IBM и National Semiconductor (Santa Clara, CA), технология isoEnet поддерживает потоки данных, которые для обычного сетевого оборудования, такого, как мосты, маршрутизаторы и коммутаторы, выглядят как обычный 10 Мбит/с Ethernet.

Поток данных isoEnet передается на специальный isoHub/Switch, направляющий Ethernet-составляющую сигнала на Ethernet-хаб. IsoHub/Switch направляет 6 Мбит/с изохронный канал на устройство мультиплексирования по времени (Time Division Multiplexing, TDM), которое позволяет получить транзитный доступ к таким средствам глобальной сети, как T-1, E-1 или ISDN Primary Rate Interface. Канал с пропускной способностью 6 Мбит/с использует те же тактовую частоту и установочные параметры, что и ATM.

Помимо самого isoHub/ Switch никакого иного сетевого или телекоммуникационного оборудования не нужно. Сравните это с ATM, где для обеспечения изохронности необходима установка продуктов ATM - от начала и до конца. IsoEnet может стать простым, не разрушающим достигнутого и недорогим способом организации изохронных каналов - в мире, который сегодня является скорее миром Ethernet, чем миром ATM.

Продукты IsoEnet начнут появляться на рынке в третьем квартале 1995 года. Согласно оценкам National Semiconductor, isoEnet при своем появлении на рынке будет стоить около 4000 долларов в расчете на одно рабочее место; в 1996 году цена будет находиться в интервале от 950 до 2300 долларов.

НА БУДУЩЕЕ

Предположим, что в долгосрочной перспективе вы предпочитаете полностью перейти на ATM со всеми вытекающими последствиями. Допустим, несмотря на то, что коммутируемый Ethernet может обеспечить вам желаемую производительность без необходимости приобретать и инсталлировать сетевые адаптеры, вы все же хотите создать условия для вашей сети, чтобы она постепенно, с минимумом затрат и проблем, могла превратиться в сеть ATM. Единственный способ достичь этого - это модульный хаб: приобретайте модули Ethernet сегодня и заменяйте их на модули ATM, когда придет их время.

Компания Chipcom (SouthBoro, MA) объявила о выпуске модулей ATM для своей ONcore Switching System, интеллектуальном хабе с 17 портами, поддерживающем Ethernet, Token Ring и сети FDDI - все на базе совместно используемой шины локальные сети, которые могут быть разделены на сегменты и соединены посредством маршрутиризаторов и мостов в хабе. Chipcom будет производить модули ATM для системы ONcore с пропускной способностью 155 Мбит/с, 100 Мбит/с и 25 Мбит/с. Модуль, работающий со скоростью 100 Мбит/с, появится к концу второго квартала 1995 года и будет стоить около 8000 долларов. Chipcom еще не объявила о том, когда на рынке появятся другие модули.

Частью линии продуктов ATM компании Chipcom также являются ATM Switch и Control Point Module, который стоит 14500 долларов и включает как 8 Гбит/с коммутатор ATM, так и узел управления коммутацией, который является мозгом системы ATM.

Модульный хаб отражает высокоуровневый подход, и, будучи оснащен модулями ATM, он позволит воспользоваться всеми возможностями и преимуществами ATM, включая резервированную полосу пропускания и изохронные каналы. Но это глобальный и чрезвычайно дорогой подход, не тот, который стоит использовать для создания сети ATM25.

Если вы все же горите желанием немедленно окунуться в технологию ATM для рабочих групп, то обратите внимание на такой продукт, как WS3000 Workgroup Switch фирмы Whitetree Network Technologies, стековый коммутатор с 12 слотами по цене 7795 долларов. Каждый порт коммутатора автоматически определяет тип поступающих в порт пакетов: Ethernet или ATM25. Если это Ethernet, то он работает как ATM-коммутатор. Все рабочие станции, Ethernet и ATM25, могут поддерживать связь друг с другом.

Коммутатор WS3000 открывает для технологии ATM путь в большой мир. Этому помогает наличие одного или двух, по выбору, 155 Мбит/с ATM-модуля, посредством которых можно подсоединить WS3000 к большему ATM-коммутатору в полностью неблокирующем режиме. Модуль, рассчитанный на оптический кабель, стоит 1395 долларов, а на медный - 995 долларов. Программное обеспечение сервера эмуляции локальной сети устанавливается на коммутатор и включено в базовую цену.

Посредством высокоскоростной шины можно соединить до 12 хабов. Это приводит к формированию эффективного 144-портового коммутатора с характерной совокупной пропускной способностью 5 Гбит/с. Какую именно пропускную способность вы получите, зависит от маршрута, который проделывают данные внутри коммутатора - другими словами, в зависимости от того, кто с кем соединен. Теоретически такая архитектура является неблокирующей. Да и практически при типичном для сети ПК трафике она действительно оказывается неблокирующей.

WM1000 Configuration Management System компании Whitetree позволяет осуществлять управление WS3000 в графическом режиме за 995 долларов. Сетевой PCI-адаптер ATM25 будет стоить 395 долларов. Кроме того, Whitetree собирается провести тестирование своей системы на плате Turboways ISA компании IBM.

WS3000 предназначен непосредственно для рабочих групп. Например, он снабжен только ATM25 портами, но не более быстрыми версиями ATM. Конструктивное решение коммутатора позволяет легко интегрировать его в существующие локальные сети. WS3000 уже использует параметры QOS, что позволяет установить уровень приоритета для каждого порта. Whitetree намеревается поддерживать более сложные QOS и резервирование полосы пропускания, как только стандарты будут окончательно утверждены.

Если ваша сеть постепенно мигрирует от Ethernet к ATM и вам необходимы средства для связи между ними, следует обратить внимание на WS3000. Данное устройство позволит решить эту задачу, причем без необходимости покупать коммутационное оборудование Ethernet, от которого потом все равно придется отказаться. Вам не понадобится другой коммутатор, пока число станций не превысит 144. Напротив, если пользоваться таким концентратором, как Turboways, то потребуется ATM-коммутатор, даже если имеется только два порта ATM. В то время, когда писалась эта статья, появление первой партии WS3000 на рынке ожидалось в марте 1995 года, а его широкое наступление - в июне.

АКУЛЫ ATM

Производители, естественно, говорят об ATM25 в самых восторженных тонах. Но аналитики предупреждают об акулах, скрываю- щихся под гладью вод ATM. Петроски, например, рекомендует пользователям подождать год или около того, прежде чем погружаться в ATM. По ее мнению, к тому времени многие проблемы прояснятся. С другой стороны, многие из проблем, опасных, как акулы, - проблемы с интероперабельностью, перегрузками и качеством услуг - вряд ли нанесут вред хорошо спроектированной локальной сети рабочей группы, в которой используется оборудование от одного производителя. В долгосрочной перспективе локальные сети для рабочих групп и ATM25 представляются разумным способом перехода к ATM.