Построение универсальной магистрали

Благодаря ATM, frame relay и IP, единая транспортная локальная/глобальная сеть ближе к реальному воплощению, чем когда-либо прежде.

В 90-х консолидация сетей стала одной из основных целей для отделов ИС в их стремлении соткать единую сеть из разрозненных кусков. Несмотря на все перспективы и ажиотаж вокруг консолидации сетей, эту задачу не так-то просто воплотить в жизнь; тяготение отрасли к единой сети чрезвычайно слабо, и некоторые из расхваливаемых технологий находятся в том же зачаточном состоянии, что и десять лет назад, когда они появились.

Однако консолидация ресурсов связи столь же важна, как и раньше, и даже более. Отчасти это связано с традиционными причинами, такими как снижение цен. Дополнительную значимость консолидации придает то, что с появлением интегрированных приложений для данных, голоса и видео она обретает стратегический и конкурентный характер.

В предлагаемой статье мы рассмотрим причины конвергенции сетей и опишем две модели конвергенции.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Консолидация в целях снижения затрат - ускользающая, но достойная цель. Однако те, кто занимается многопротокольными локальными сетями, порою не представляют себе, насколько обширны инфраструктуры для других сетевых технологий. Например, в корпоративной среде отдельные сетевые инфраструктуры могут существовать для голоса, видео, радио, систем слежения, SNA, VAX и других унаследованных компьютерных систем.

Временное мультиплексирование (Time Division Multiplexing, TDM) обеспечило рудиментарную конвергенцию в конце 80-х за счет эффективного использования емкости каналов. Тем не менее сети продолжали оставаться независимыми, при этом им было необходимо не только отдельное специализированное оборудование, но и своя проводка, системы контроля, поставщики, контракты, обслуживающий и административный персонал, а также административные правила и процедуры.

Бухгалтеры и финдиректоры рассматривают искоренение этих избыточных сетевых структур как очевидное средство снижения расходов, а с обесцениванием оборудования TDM, за которое уже давным-давно заплачено, они даже согласны вкладывать в новую технологию немалые средства.

Сегодня финансирование передачи данных, телефонии и видео все чаще подпадает под одну и ту же статью в бюджете организации, а выделение средств зависит от одного и того же директора из руководства компании. Кроме того, изменения законодательства в области связи привели к появлению нетипичных форм конкуренции. Производители оборудования передачи данных, операторы местной и дальней связи, провайдеры Internet, компании кабельного телевидения и разношерстный мир провайдеров информационного наполнения ожесточенно конкурируют друг с другом за каждый выделяемый компаниями доллар на связь. В результате цены снижаются, а четкие границы между различными сетями размываются.

При определенном уровне сетевого трафика конвергенция разрозненных сетей в одну оказывается эффективной, экономичной и, таким образом, целесообразной.

Помимо этих осязаемых причин конвергенции изменения на рынке положили начало консолидации более высокого порядка. Принятие парадигмы виртуальной рабочей группы привело к росту роли коммуникаций в жизни корпоративной Америки: зачастую сотрудники с требуемым для участия в проекте опытом территориально разобщены, при этом им необходима возможность общения, как если бы они работали бок о бок. Конкурентоспособность компании зависит во многом от того, насколько успешно команда ИС выполняет свою задачу. Многие из этих равноценных технологий - мультимедиа, компьютерная телефония, Internet-телефония, многоадресная передача видео по IP и т. п. - начинают одна за другой появляться в настольных системах конечных пользователей.

АНАЛИЗ ПРИЛОЖЕНИЙ

Традиционной моделью сетевой конвергенции является стратегия объединения всех линий и каналов передачи в высокоскоростной сетевой магистрали и глобальной сети. При высоком уровне корпоративной культуры, техническая стратегия в отношении конвергенции и любые конкретные решения должны учитывать, какого рода корпоративные приложения используются, а также какого типа и в каком объеме трафик генерируется в вашей сети. Дело в том, что реальным техническим препятствием к конвергенции является то, что приложения для данных, голоса и видео ставят разные задачи для общей транспортной среды.

Основной вопрос: в какой мере единая сеть способна определить и удовлетворить различные требования приложений к пропускной способности, задержке и точкам подключения. Например, такие приложения, как Web и видео реального времени, предъявляют повышенные требования к пропускной способности, так что даже минимальные вложения составляют приличную сумму. С другой стороны, голосовые приложения (в случае применения методик сжатия данных) и символьные приложения предъявляют скромные требования к пропускной способности. Специалисты в области сетей передачи данных имеют огромный опыт в обеспечении необходимой пропускной способности для приложений; традиционно они подходят к проектированию сети именно с этой точки зрения.

Приложения можно также характеризовать и таким параметром, как устойчивость к задержке, причем в данном случае повышение пропускной способности не всегда приводит к желаемому результату. Концепция качества услуг (Quality of Service, QoS), или способность сети различать высокоприоритетные или низкоприоритетные потоки и обрабатывать их соответствующим образом, может пригодиться организациям при использовании приложений с различными требованиями к пропускной способности.

Например, приложения для видео реального времени ориентированы на соединение и чрезвычайно чувствительны к задержкам. Приложения электронной почты и обмена сообщениями порождают неравномерный сетевой трафик, по самой своей природе нечувствительный к задержке. В среде, где есть оба типа приложений, единая сеть должна понимать, какие пакеты принадлежат видео, и предоставлять им приоритет над менее чувствительными ко времени пакетами, содержащими сообщения, передаваемые с промежуточным хранением. Качество услуг было традиционно сильной чертой телефонии и сетей с коммутацией каналов.

Реймонд Канг, директор по маркетингу корпоративных услуг в MCI, говорит: "Первый этап моделирования качества услуг состоит в понимании назначения приложений. Если вам оно безразлично, то тогда подойдет все что угодно".

По мнению Канга, в слишком многих организациях все приложения выполняются по каналам с одинаковой пропускной способностью; в результате они платят за такое качество услуг, при котором все данные можно рассматривать как бесценные.

Если это так, то приложения для видео и голоса будут маршрутизироваться через сеть тем же образом, что и традиционные приложения для работы с данными. С другой стороны, если все приложения рассматривать как высокоприоритетные, затраты на конвергенцию перекроют отдачу от нее.

"Сегодня сети передачи данных многими рассматриваются как некий аналог Federal Express, - говорит Канг. - Все, что вы посылаете, должно обязательно достичь адресата, причем немедленно. Это просто расточительство, когда 30% трафика передается с промежуточным хранением".

Наконец, приложения могут повлиять на переход к единой инфраструктуре через свои точки подключения. Некоторые приложения предполагают наличие связи любого абонента или клиента с любым другим по требованию (например, просмотр Web, где связи HTTP устанавливаются с несколькими адресатами). Другие приложения типа электронного обмена документами между поставщиком и его заказчиками требуют выделенных соединений для передачи трафика высокой плотности. Для первого сценария наилучшим образом подходят коммутируемые виртуальные соединения, в то время как для второго - выделенные соединения с постоянной пропускной способностью. Приложения удаленного доступа тоже влияют на выбор транспортной технологии, поскольку они налагают ценовые ограничения, связанные с ограничениями на расстояния и доступными видами сервисов у местного оператора связи.

Организации, имеющие право прохода для прокладки магистралей к своим офисам или располагающиеся на компактной территории, имеют заметное преимущество над организациями, которые вынуждены арендовать средства соединения и довольствоваться предлагаемой средой передачи. Разнообразные типы приложений со своими уникальными требованиями и параметрами делают еще более актуальной задачей оценку и анализ трафика. Именно определение типов приложений и объемов трафика поможет правильно выбрать технологию и успешно реализовать единую сеть.

СТАВКА НА МАГИСТРАЛЬ

Традиционная модель конвергенции предполагает применение единой магистрали для всех приложений и технологий. В начале 90-х концепция частной сети ATM стала рассматриваться в качестве основного перспективного решения для объединения всего сетевого трафика. При этом сеть ATM до настольных систем обеспечила бы полную конвергенцию, так как голос и данные могут передаваться по одному и тому же кабелю вертикальной проводки и через одни и те же концентраторы в коммуникационном шкафу.

В наши дни перспектива мира, где царствовал бы ATM, никого уже не соблазняет, так как полномасштабное развертывание новой технологии для многих организаций оказалось бы экономически нецелесообразным. Полная перекройка сетевой инфраструктуры и осуществление отверточной модернизации могут оказаться неподъемными для корпоративного бюджета и корпоративной культуры. Даже сторонники ATM согласны с тем, что эта архитектура не выполнила свою задачу стать единым решением для любой сетевой среды.

Однако ATM нашел применение как технология для передачи высокоплотного трафика между офисами в глобальных и территориальных сетях. По мнению Рича Клэпмана, директора по продуктам в AT&T High-Speed Services, такое применение ATM является логическим этапом эволюции сетей TDM, поскольку коммутатор ATM может выступать в роли интеллектуального мультиплексора, динамически выделяя пропускную способность для приложений по мере необходимости (см. Рисунок 1).

IBM, Fore Systems, Cisco Systems, Nortel, General Datacomm и масса других производителей предлагают продукты этого типа. С помощью любого из них инженеры ИС могут подключить свой маршрутизатор, УАТС, систему видеоконференций, SNA или любое другое оборудование к коммутатору ATM, а он уже нарежет данные в ячейки и передаст их по сети.

Кроме того, отрасль возвращается вновь к парадигме glass house, но на сей раз с серверами Intel вместо мэйнфреймов IBM. Благодаря своей масштабируемости ATM хорошо вписывается в эту концепцию. Для компаний же, которым линии T-3 не по карману, а линии T-1 не обеспечивают необходимую пропускную способность, инверсное мультиплексирование ATM позволяет принять трафик с магистрали ATM и распределить его между несколькими низкоскоростными каналами, выглядящими логически как один.

ВСЕМ И КАЖДОМУ

Операторы связи типа AT&T, MCI и Sprint рассматривают ATM как лучший вариант для своих общедоступных сетей, поскольку он позволяет предложить клиентам динамичные и надежные услуги связи. Канг из MCI поясняет, что общедоступные сети ATM привлекают клиентов тем, что избавляют их от значительных трудностей и затрат при создании собственной частной сети ATM.

Например, одно из очевидных препятствий - техническое обслуживание сети. Конвергенция и ATM относительно новы как с точки зрения практики, так и с точки зрения реализации, поэтому ощущается острая нехватка квалифицированного персонала. Другое препятствие - необходимость капитальных вложений. Канг утверждает, что при относительной незрелости ATM и неизбежности затрат на модернизацию и сопровождение компании предпочитают не связывать себя капитальными вложениями и арендовать сервисы у оператора общедоступной сети.

В высококритичных сетях с круглосуточной эксплуатацией ситуация еще более усугубляется, так как компаниям пришлось бы приобретать дублирующие коммутаторы и избыточные соединения. Очевидно, операторы могут предложить более экономичную модель предоставления сервисов ATM за счет экономии масштаба. Общедоступная сеть ATM позволяет клиенту не беспокоиться о возможном отказе, так как задачу обеспечения избыточности облака ATM берет на себя оператор связи. В результате клиенту не нужно тратиться на избыточные соединения и зарплату техническому персоналу круглосуточной поддержки.

Клэпман из AT&T замечает: "В общем и целом заказчиков привлекает аренда, а не приобретение сетей. Они предпочитают, чтобы их технический персонал занимался исключительно обслуживанием локальных сетей и приложений. Что касается глобальных сетей, оператор связи обеспечит им лучшие надежность, масштабируемость, производительность и управление сетью, чем они в состоянии добиться сами".

Вообще говоря, операторы связи имеют больше стимулов для вложения средств в надежную и высокопроизводительную сетевую инфраструктуру, чем кто-либо иной. Например, по прогнозам MCI, в ближайшие четыре года трафик данных должен возрасти на порядок, причем он будет потреблять большую пропускную способность, чем голос. Наконец, общедоступная сеть ATM поддерживает технологию SVC, благодаря которой любые два конечных узла могут установить между собой соединение по требованию так, как это необходимо для работы в Internet и приложениях электронной коммерции.

ВОПРОС КАДРОВ

Другой вариант - frame relay, зрелая и чрезвычайно популярная технология для сетевой магистрали. Ее основное назначение состоит в выполнении роли архитектуры передачи данных между маршрутизаторами, и она обеспечивает хорошие характеристики при скоростях T-1 и менее. Однако все чаще frame relay предлагается и при больших скоростях: так, MCI предлагает PVC с CIR в интервале от 0 Кбит/с до 10 Мбит/с, причем другие производители заявляют, что в своих лабораторных средах они добились гораздо больших скоростей.

Frame relay рассматривается так же, как объединяющая магистральная технология и жизнеспособная недорогая альтернатива конвергенции на базе ATM. Вот уже несколько лет она демонстрирует свой потенциал для конвергенции маршрутизируемых и SNA-сетей. Кроме того, недавно появившиеся стандарты позволяют использовать ее для объединения сетей передачи данных и речи. Например, MCI предлагает три уровня приоритетов для сервисов frame relay. По словам Канга, "это заменитель качества услуг для небогатых людей".

Теперь frame relay может наряду с данными дешево и эффективно передавать голос и факсы. По словам Джима Бертона, исполнительного директора C~T Link, консалтинговой фирмы, специализирующейся на интеграции голоса и данных: "Переход к frame relay в сочетании с интеграцией голоса и факса позволяет сократить затраты на связь приблизительно на 60%".

Операторы сети могут гарантировать такие характеристики сети, как CIR, доступность, задержка и максимальное число отбрасываемых кадров. Недавно MCI объявила о предоставлении SVC в рамках своей службы HyperStream Frame Relay. Благодаря этому абоненты могут установить временные соединения по требованию и изменить соединение и пропускную способность между любыми узлами в своей сети практически немедленно.

Многие производители ввиду отсутствия приложений не торопятся реализовать SVC для frame relay. "Случаи, когда сеть связывает более 500 офисов, не так уж редки, - говорит по этому поводу Канг. - Задача обслуживания такой сети не под силу многим маршрутизаторам. Кроме того, SVC позволяют абонентам устанавливать частные виртуальные соединения с более высоким CIR/приоритетом для поддержки приложений с высокими требованиями к пропускной способности, которым она нужна, однако, время от времени. В эту категорию приложений попадают, например, видеоконференции и процедуры восстановления после аварий".

ATM и frame relay - отнюдь не взаимоисключающие технологии. На самом деле большинство отраслевых экспертов сходятся в том, что решение на основе какой-то одной технологии вряд ли может претендовать на успех в глобальном масштабе, скорее оно будет опираться на комбинацию вышеупомянутых технологий. AT&T сообщает, что спрос на услуги frame relay вырос в два раза. Однако когда клиентам необходимы скорости выше 1,5 Мбит/с или передача данных наряду с голосом и видео, то AT&T рекомендует свой продукт Frame to ATM Services Internetworking для организации моста между двумя архитектурами (см. Рисунок 2).

НЕТРАДИЦИОННАЯ КОНВЕРГЕНЦИЯ

Централизованно направляемая конвергенция на базе ATM и frame relay - отнюдь не единственная возможная модель. Другая модель опирается на совершенно иную парадигму. При этой модели основной направляющей силой является не головной отдел ИС/ИТ, а конечные пользователи и вычислительные организации, когда центральный отдел ИС зачастую не уделяет им должного внимания.

В начале 90-х мы стали свидетелями конвергенции протоколов данных. Теперь вопрос многопротокольной поддержки отходит на второй план вследствие того, что TCP/IP стал по сути доминирующим транспортным протоколом (см. Рисунок 3). Основные сетевые операционные системы - NetWare, Windows NT, UNIX и Mac OS - имеют или должны вскоре получить встроенную поддержку IP. В новых мэйнфреймах и обновлениях MVS оснащается TCP/IP. А такие технологии, как TN3270/TN5250, позволяют обращаться к унаследованным приложениям для мэйнфреймов по IP.

Сегодня Internet и сопутствующие технологии доставляют мультимедиа на рабочий стол. Сьюзен Барбье, генеральный менеджер группы по разработкам средств для бизнеса в Lucent, интерпретирует эту тенденцию в приложении к стратегии компании следующим образом: "Дискуссии вокруг того, какую технологию использовать в качестве транспорта, ведутся очень бурные. Должен ли это быть ATM? Или frame relay? Lucent несколько по-иному ставит вопрос. Что мы хотим видеть за рабочим столом? Что люди делают и что они хотели бы делать за своими настольными системами?"

С такими приложениями, как Internet-телефония, CU-SeeMe и Net-Meeting, производители децентрализуют решения в области связи и отдают их под контроль конечных пользователей. Мультимедиа по IP и использование Internet в качестве виртуальной магистрали могут вызывать усмешки у центральной администрации сети, но если пользователи применяют эти приложения в своей работе, то администрация волей-неволей вынуждена будет обратить внимание на их требования и постараться повысить качество работы приложений.

Барбье из Lucent прогнозирует 16-кратный рост Internet-телефонии в ближайшие 10 лет. Канг из MCI указывает, что факс-аппараты, ПК, локальные и другие технологии были вначале с презрением отвергнуты отделами ИС, но с восторгом приняты пользователями; в результате они стали составными частями ИТ.

С появлением стандартов, реализованных решений для видео и речи по IP, поддержкой качества услуг в RSVP и Winsock-2, TCP/IP получает все шансы стать доминирующим протоколом в глобальных сетях. Новые магистральные технологии, такие как Gigabit Ethernet и IP-коммутация, способствуют этой тенденции. Бобби Джонсон, президент и исполнительный директор компании Foundry Networks, производящей оборудование для Gigabit Ethernet, полагает, что "Gigabit Ethernet, с его огромной пропускной способностью и малой задержкой, в сочетании с высокоскоростной маршрутизацией и классами приоритетов по стандарту 802.1q, может стать соперником ATM в качестве дешевой среды передачи для территориальных и городских сетей с передачей голоса, видео и данных".

Электронная почта - это то приложение, которое вследствие своего повсеместного распространения способно подтолкнуть компании к поддержке мультимедиа и конвергенции. Барбье говорит: "Электронная почта или универсальный обмен сообщениями более чем какая-либо иная технология на рынке заставляет корпоративных заказчиков переходить к новым сетям".

Электронная почта стала высококритичным приложением для 70 млн пользователей. С ростом использования мультимедиа посредством голосовых сообщений и видеовставок, присоединяемых к сообщениям, эта технология становится одной из основных побудительных причин конвергенции и требует все большей и большей пропускной способности для IP-сетей.

"Обмен сообщений является воистину незримым источником трафика смешанного типа. В результате сетевые администраторы вынуждены искать способ, как использовать всю доступную пропускную способность для обеспечения качества услуг и устранения жалоб от своих конечных пользователей", - говорит Барбье.

ТЕЛЕФОННЫЕ СЕТИ ПРОТИВ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Одна из причин особого интереса к модели и конвергенции на базе IP в ее причастности к давним раздорам в сообществе специалистов по ИС. она противопоставляет пользователей, которым технологии конвергенции позволяют повысить отдачу от их работы, и центральные отделы ИТ, с точки зрения которых технологии конвергенции позволяют повысить отдачу от инвестиций. Эта нетрадиционная модель раздувает угли неутихающей войны между телефонными и сетевыми компаниями в их споре относительно превосходства точно настраиваемых параметров QoS в ATM и достаточно хороших характеристик Ether-net. Сетевые компании, для которых еще год назад весь мир, казалось, рушился, имеют теперь решения, позволяющие продлить жизнь дорогим их сердцу технологиям.

Благодаря конвергенции IP-совместимые технологии и Internet переживают вторую молодость. Достаточно только взглянуть на программу прошлогодней конференции Networld+Interop, и становится очевидным, что наибольшим вниманием пользуются семинары по мультимедиа по IP и Gigabit Ethernet. Конечно, вполне вероятно, что это свидетельствует лишь о предпочтениях посетителей данной конференции, однако следует иметь в виду, что основная их часть ответственна в своих компаниях за принятие решений в области ИС.

Требования к сетям для передачи голоса весьма высоки. Имеющиеся сети передачи голоса надежны и предсказуемы, поэтому пользователи не потерпят какого-либо ухудшения качества.

РАЗРЕШЕНИЕ КРИЗИСА

Вне зависимости от выбора технологии конвергенции, как на основе частной, так и общедоступной сети, без управления все равно не обойтись. Вследствие процесса реинжиниринга, а также ожидаемого в результате конвергенции сокращения штатов, более сложную, правда, всего одну, технологию будет поддерживать меньшее число людей. Преодолеть такой перекос должны помочь соответствующие инструменты и услуги производителей.

Настоящие проблемы здесь для производителей телефонного оборудования. По мнению старшего вице-президента Fujitsu по эксплуатационным операциям Джона Колфилда, с интеграцией голоса в сети передачи данных сотрудникам отдела ИТ больше не придется сталкиваться с ситуацией, когда один ПК подключен к УАТС, другой - к системе голосовой почты, а третий - к системе записи информации о звонке. Организации хотят, чтобы одно устройство управляло всеми этими атрибутами для каждого пользователя в сети, причем с одной консоли с интегрированным управлением системами и сетями. Для реализации этого замысла Fujitsu предложила следующее решение: она взяла 15 000 элементов, относящихся ко всевозможным функциям УАТС, и создала MIB для них, так что эти параметры могут быть переданы функции управления SNMP.

Колфилд указывает также на появление новой концепции управления, в которой основное внимание уделяется сервисам. Он говорит, что сетевым администраторам придется реже сталкиваться со схемами иерархического управления, специфика которых зависит от применяемых средств соединения, и все это благодаря тому, что коммутация и QoS повышают гибкость сетевых служб. Вместо этого они станут больше внимания уделять тому, каким образом определенный комплект услуг предоставляется данной группе пользователей (например, к каким ресурсам они обращаются и какова эффективность доступа).

С точки зрения реализации технология конвергенции еще весьма незрела. Следовательно, ваша компания, сравнив предполагаемые выгоды с необходимыми затратами как на аппаратное, так и на программное обеспечение, может признать такое решение неоправданным. Кроме того, она может оказаться не готова рискнуть и доверить этой новой архитектуре выполнение приложений в реальном времени. К тому же новая архитектура может и не иметь интерфейса с некоторыми унаследованными приложениями.

Наконец, ввиду того, что телефонией и сетями передачи данных занимаются, как правило, разные люди, они могут препятствовать тенденциям к конвергенции, так как в результате кто-то из них окажется уволен. В таких условиях главными задачами практической интеграции станут распределение обязанностей, раскладка затрат и общее руководство. Многие организации ИС могут все же оказаться не готовы к интегрированным сетевым технологиям, как к стратегическому направлению их деятельности, но это не должно помешать конечным пользователям поставить этот вопрос в будущем.