Рыночные реалии городских оптических сетей

Распространение оптических сетевых технологий в городских сетях сводится к одному вопросу — цене.

Следовательно, новые производители получают шанс предложить для применения в городских сетях модифицированные системы с более адекватной ценой. Однако, учитывая количество тех, у кого в этой области имеются собственные разработки, лишь небольшой их доле удастся выжить на рынке.

В этой статье мы изучим рынок как частных, так и общедоступных городских сетей DWDM. Кроме того, мы рассмотрим гибридные и альтернативные решения, в том числе оптическое частотное мультиплексирование (Frequency Division Multiplexing, FDM) и оптику в свободном пространстве (см. врезку «Волны в небе»). Наконец, мы обсудим компоненты оптической подсистемы, в том числе настраиваемые лазеры и усилители.

ЧАСТНЫЙ РЫНОК

По иронии судьбы, рынок частных корпоративных сетей WDM достиг весьма внушительных размеров, несмотря на то что здесь требования к стоимости оборудования еще более жесткие, чем в общедоступных сетях (см. Таблицу 1). Первоначально потребность в WDM была связана с протоколом IBM для взаимодействия корпоративных систем (Enterprise Systems Connection, ESCON). WDM является очевидным решением для крупных центров обработки данных, где ощущается нехватка волокон.

ность — вложения в WDM быстро окупаются, особенно там, где стоимость аренды темного волокна оказывается слишком высока. В зависимости от протяженности, уровня конкуренции и наличия, стоимость аренды темного волокна может варьироваться от 2 до 20 тыс. долларов в месяц. При цене менее 5 тыс. долларов в месяц корпоративным заказчикам имеет смысл приобрести как можно больше волокон, пока они еще доступны. При невысокой стоимости аренды волокна заказчики могут внедрить системы WDM с поддержкой, первоначально, от четырех до шести каналов для увеличения его емкости.

Всемирный рынок частных городских сетей WDM будет стабильно расти (см. Таблицу 2). Провайдеры услуг ищут экономически выгодные способы лизинга, и в ближайшие два года его результаты должны привести к буму на рынке.

Вместо сдачи темного волокна в аренду операторы будут использовать WDM для предложения услуг с высокой пропускной способностью по своему волокну до заказчиков. Предлагая такие контролируемые услуги по волокну, они получают возможность лучше распорядиться имеющимися у них в наличии темными волокнами. Типичная модель бизнеса оператора будет состоять в сдаче в аренду сквозных длин волн с емкостью от 100 Мбит/с до 1,25 Гбит/с по цене от 3 тыс. долларов в месяц.

Цены на такие системы WDM весьма привлекательны для провайдеров услуг в особенности потому, что волокно-то уже проложено. Стоимость системы WDM может составлять менее 10 тыс. долларов для одной длины волны (включая обе стороны двунаправленного соединения для системы на восемь каналов, куда входит стоимость шасси и управления). При таком уровне цен оператор может вернуть вложенные средства за три месяца. Даже при использовании более дорогих систем провайдер может получить свои деньги назад через восемь месяцев.

По крайней мере, один традиционный оператор местной связи (Incumbent Local Exchange Carrier, ILEC) рассматривает такого рода решение для городской сети как «быстрый и грубый» способ удовлетворить спрос заказчиков на передачу ESCON из одного помещения в другое. Очевидно, что ILEC не собирается использовать 256 волокон только для транспорта 256 сигналов ESCON.

В дальнейшем, с закреплением WDM на рынке частных сетей, рынок общедоступных сетей неизбежно последует в том же направлении. С переводом все больших объемов корпоративного трафика в городские сети заказчики захотят иметь доступ к таким приложениям, как ESCON, Fibre Connectivity (FICON), Fibre Channel и т. д.

Исторически IBM контролировала львиную долю корпоративного рынка WDM просто вследствие своей огромной инсталлированной базы мэйнфреймов. Однако ADVA Optical Networking удалось с успехом проникнуть на этот рынок благодаря существенно более низким ценам на оборудование.

В ответ IBM заключила соглашение с Nortel Networks. Nortel, по всей видимости, частично переориентируется на корпоративный рынок, о чем можно отчасти сделать вывод из того, что оригинальное устройство, которое она получила в результате покупки Camrian System, наилучшим образом подходит именно для этого рынка. Кроме того, Nortel собирается использовать свои прочные позиции в области SONET для последующего проникновения на рынок общедоступных городских сетей.

Если некоторые другие игроки в области WDM для городских сетей, в частности Qeyton Systems (недавно приобретенная Cisco Systems), ищут способы, как получить свою долю этого сегмента рынка, то большинство поставщиков решили, по-видимому, проигнорировать его ввиду трудности производства оборудования с приемлемыми ценами. Кроме того, если рынок общедоступных городских сетей DWDM является в долгосрочной перспективе многомиллиардным бизнесом, то рынок корпоративных городских сетей DWDM имеет гораздо более скромный потенциал, и места на нем может хватить только для двух сильных игроков.

Учитывая разнообразие раскрывающихся перед провайдерами услуг возможностей, поставщикам корпоративных систем WDM придется конкурировать с другими типами продуктов. Например, Extreme Networks предлагает Alpine 3800 Series, коммутатор Ethernet с интегрированной поддержкой WDM. Alpine 3800 Series может «съесть» часть потенциального рынка, на который рассчитывают ADVA и ее прямые конкуренты.

НА ОБЩЕДОСТУПНЫЕ РЕЛЬСЫ

По сути, развитие рынка общедоступных городских сетей, главными участниками которого являются ILEC и альтернативные операторы местной связи (Competitive Local Exchange Carrier, CLEC), сдерживается высокой стоимостью решений DWDM. Причины высокого ценового барьера по сравнению с рынком дальней связи хорошо известны и подробно описаны. Эти причины включают малый объем закупок (по крайней мере, на начальном этапе), потребность в более дешевых усилителях и транспондерах и недостаток возможностей управления.

Как следствие, более десятка новых поставщиков разрабатывают системы, представляющие собой шаг назад по отношению к городским сетям полностью на базе DWDM. Эти производители используют инвестиционные капиталы, которые оптические компании получили в результате ажиотажного спроса на их акции на бирже в последние месяцы.

Новички задействуют прежние и/или стандартные технологии для проектирования систем с меньшей стоимостью, чем у DWDM, с возможностью ее дальнейшего снижения с течением времени. Как результат, на рынке появляются гибриды SONET и DWDM. Кроме того, по крайней мере два поставщика используют старую добрую технологию FDM.

Не занимаясь изобретением велосипеда, они тем не менее сталкиваются с серьезными техническими трудностями. В конечном итоге победителями среди готовых систем станут те, разработчикам которых удастся проявить наибольшую изобретательность и смекалку при комбинировании и сборке их составных частей. Кроме того, разработчикам необходимо будет знать, как достижения множества компаний-производителей компонентов могут быть использованы при реализации новой архитектуры. Наконец, разрабатываемое ими встроенное программное обеспечение будет иметь очень большое значение для того, какие дополнительные возможности они будут в состоянии предоставить своим заказчикам.

Многие из этих систем нацелены на максимальное увеличение емкости длины волны — т. е. на получение максимальной отдачи от каждого канала на каждый вложенный доллар. Такие поставщики новых гибридов SONET/WDM, как Alidian Networks, собираются выпускать системы с поддержкой нескольких протоколов на одной длине волны в противовес принятому подходу выделения всей длины волны для одного сервиса.

По крайней мере, один оператор выразил озабоченность нестандартным характером решения Alidian по уплотнению нескольких протоколов в одном канале. Однако, если быть честным, подход Alidian нестандартен не более, чем любая другая ориентированная на SONET система. Сегодня мечта о комбинировании продуктов SONET различных производителей по-прежнему далека от реальности.

КАКАЯ ЧАСТОТА?

В микроволновом и спутниковом оборудовании метод FDM используется вот уже многие годы. В кабельном телевидении FDM применяют в гибридных волоконно-коаксиальных системах (Hybrid Fiber Coaxial, HFC). Некоторые эксперты утверждают, что оптическое FDM проще и дешевле DWDM. С точки зрения дрожащих над каждой копейкой провайдеров услуг, эти две технологии соотносятся приблизительно как frame relay и ATM.

В действительности, нет никаких реальных функциональных различий между тем, что позволяют делать DWDM и оптическое FDM. В обеих технологиях волновые диапазоны распределяются по оптическому спектру и передаются по одному волокну. В обоих случаях после поступления фотонного сигнала в волокно дальность передачи может быть увеличена за счет применения волоконных усилителей с добавками эрбия (Erbium-Doped Fiber Amplifier, EDFA) для повышения мощности сигнала.

Главное отличие от DWDM состоит в том, что в оптическом FDM не используются дорогостоящие лазеры и компоненты. Если в системе DWDM для каждой оптической фотонной несущей или лямбда требуется отдельный лазер, то в FDM несколько несущих модулируются электронным образом на одном лазерном передатчике. Электронные же модуляторы стоят дешевле, чем передатчики DWDM.

Конечно, цена на оптические компоненты снижается, но и стоимость электронных компонентов падает. Поэтому диспропорция в ценах на оборудование DWDM и оптическое FDM будет, по-видимому, сохраняться и в будущем.

Вот уже в течение нескольких месяцев Kestrel Solutions усиленно рекламирует TalonMX, продукт, где используется оптическое FDM. Кроме того, о своем намерении двигаться в аналогичном направлении заявила Centerpoint Broadband Technologies, развивающая технологию уплотнения поднесущих (Sub-Carrier Multiplexing, SCM, в действительности — это просто другое название для оптического FDM). Позиции этих компаний подтверждают жизнеспособность данного решения.

Подобная легализация FDM чрезвычайно важна для преодоления страхов относительно его ненадежности. Отчасти причина этих страхов лежит в предубежденности отрасли против любой технологии, используемой в кабельном телевидении. Действительно, кабельные системы часто менее надежны, чем телекоммуникационные системы, но это не имеет никакого отношения к FDM.

Однако FDM имеет тот существенный недостаток, что в настоящее время системы FDM и DWDM оптически несовместимы. Хотя в теории один и тот же оптический сигнал в волокне может быть генерирован с использованием любого из методов, на деле сигналы сильно отличаются друг от друга.

ПОРТЫ ДЛЯ ДАННЫХ

Многие из действующих в городском общественном секторе поставщиков «нового» DWDM пытаются определить наилучшую плотность портов для конкретных информационных услуг, которые оператору могут потребоваться для удовлетворения спроса своих корпоративных заказчиков.

Весьма вероятно, что поставщики будут активно рекламировать поддержку в своих системах Gigabit Ethernet в расчете на ожидаемый всплеск спроса на это новое поколение локальных сетей. Однако если разработка продукта еще не завершена, то поставщику следует вначале предусмотреть возможность окончания на большинстве портов соединений Fast Ethernet, или 100BaseT, и только затем разработать планы последующего перехода на Gigabit Ethernet.

Это связано с тем, что лишь немногие корпоративные пользователи в настоящее время готовы к переходу на Gigabit Ethernet, и пока эта технология далека от проникновения на настольные системы в большинстве локально-сетевых сред. Только в немногих локальных сетях магистраль здания базируется на Gigabit Ethernet, к тому же значительная доля сетей еще не переведена полностью на Fast Ethernet.

Этим производителям DWDM придется рассмотреть и другие возможные применения. Очевидно, что предоставление частных линий будет по-прежнему оставаться крупнейшим рынком услуг. Кроме того, в этом отношении определенный потенциал имеют ESCON и FICON, в особенности в финансовом мире, но рынок для Fibre Channel, по всей видимости, сокращается. Пока неясно, насколько велика потребность в видео D1.

Ключом к успеху новых решений для городских сетей будет достоверность прогнозирования производителями спроса, не отступая при этом настолько перед рыночными реалиями, что они окажутся не состоянии снизить цены до приемлемого уровня. К сожалению, большинству новичков вряд ли удастся выжить на этом перенасыщенном рынке, и причем их вряд ли кто-нибудь купит (как они, вероятно, надеются).

Более того, те, кто ориентируется исключительно на DWDM, вряд ли станут сидеть сложа руки. Например, Ciena объявила о поддержке дробной емкости SONET для повышения эффективности каждого из своих каналов DWDM, между тем как Nortel заявляет о поддержке более одного протокола на одной длине волны в своей системе для городских сетей OPTera Metro.

НАСТРОЙКА НА ВОЛНУ

Настраиваемые лазеры были, вероятно, самой горячей темой на Конференции по волоконно-оптическим коммуникациям 2000 г. Используемые в настоящее время в системах DWDM лазеры могут работать на определенных длинах волн оптического спектра, т. е. являются фиксированными. Настраиваемые же лазеры могут работать на нескольких длинах волн.

Хотя работа над настраиваемыми лазерами ведется в лабораториях уже несколько лет, пока все еще неясно, в какой мере удалось решить проблему обеспечения стабильности. Проявляемое производителями нежелание использовать эти компоненты объясняется опасением, что из-за их высокой сложности сетью будет труднее управлять и поддерживать ее в функциональном состоянии. Кроме того, при переходе отрасли от каналов шириной в 100 ГГц к каналам шириной 50 и даже 25 ГГц точность настройки должна быть очень высокой, чтобы один канал не накладывался на другой.

Потенциально крупнейшим рынком для настраиваемых лазеров являются городские сети. Со временем настраиваемые лазеры могут сделать оптические сетевые технологии доступными для корпоративных пользователей, так как они, вероятно, будут использоваться для преобразования длин волн в оптических мультиплексорах ввода/вывода (Add/Drop Multiplexer, ADM) и кроссах. Опять же, успех настраиваемых лазеров на коротких расстояниях будет всецело зависеть от цен на них.

Учитывая жесткую конкуренцию между операторами, цены должны быть близки к ценам на фиксированные лазеры. На данный момент настраиваемые лазеры стоят по крайней мере на 20% дороже. Однако стоимость лазеров — это еще не все: затраты на программирование, функционирование, управление и контроль таких систем могут снизить их привлекательность.

Один из маркетинговых лозунгов рекламирует настраиваемые лазеры как способ сокращения запасов у операторов межстанционной связи (Interexchange Carrier, IXC), исходя из того, что им придется держать большой запас фиксированных лазеров — в некоторых случаях до 40 и более. Конечно, данный лозунг может в краткосрочной перспективе помочь поставщикам лазеров в продвижении своей продукции, но это не умный ход, поскольку фиксированные лазеры чрезвычайно надежны. (Подобный маркетинговый перекос может привести к любопытному расколу внутри отдела продаж поставщика лазеров, когда одна часть торговых представителей расхваливает надежность фиксированных лазеров, в то время как другая часть пытается продавать настраиваемые лазеры, выдвигая в качестве аргумента в их пользу возможные сбои первых.)

Кроме того, IXC обычно сохраняют в резерве один или два канала в своих системах DWDM на случай непредвиденных происшествий. По крайней мере, один оператор посчитал более выгодной доставку сменного модуля самолетом с центрального склада по сравнению с содержанием складов с оборудованием на 1 млн долларов через каждые 300 км. Предложение настраиваемого лазера в качестве резерва может стать более привлекательным, когда типичные системы будут поддерживать 100 и более каналов.

Помимо традиционных производителей оборудования и компонентов DWDM разработкой настраиваемых лазеров занимается несколько специализированных компаний, в том числе Agility Communications, Altitun, недавно приобретенная ADC Telecommunications, и CoreTek, купленная Nortel.

Массовые поставки настраиваемых лазеров вряд ли начнутся ранее, чем через два года. Решение Nortel о приобретении CoreTek рассчитано, очевидно, на будущее использование этой технологии в ее оптических сетевых продуктах.

ЛАЗЕРЫ ДАЛЬНЕГО ДЕЙСТВИЯ

DWDM для сверхдальних расстояний исключает необходимость использования IXC множества электронных регенераторов и позволяет таким образом существенно снизить общую стоимость сети. Достижения в области оптических усилителей открывают возможность осуществлять передачу на гораздо большие расстояния.

В течение длительного времени солитонная технология рассматривалась как способ достижения этой цели. Хотя инженеры колдуют над солитонами вот уже несколько лет, их коммерческая применимость до сих пор остается под вопросом.

По всей видимости, главным средством достижения сверхдальних расстояний передачи будет использование рамановских усилителей. В этом случае дополнительное усиление осуществляется в самом несущем свет волокне, а увеличение радиуса передачи достигается за счет уменьшения шума в системе.

Однако, когда рамановские усилители появятся на рынке, пока также неясно. На этом пути разработчикам предстоит преодолеть такие проблемы, как повышение требований к технике безопасности ввиду увеличения плотности излучения. Кроме того, рамановские лазеры непригодны для использования со старыми типами волокон, такими, как волокно со смещенной дисперсией (Dispersion Shifted Fiber, DSF).

Приобретение Nortel компании Qtera за 3,25 млрд долларов свидетельствует о важности того, кто первый выйдет на рынок с таким решением. Такое крупное вложение было, вероятно, предупредительной мерой, чтобы кто-нибудь из крупных конкурентов Nortel не опередил ее в покупке Qtera. Кроме того, в данной технологии нуждается Qwest Communications, очень крупный заказчик оптического оборудования Nortel. Летом 1999 г. Qwest покупала около одной трети всей производимой Nortel продукции.

Corvis — еще один из новых поставщиков DWDM, кто заявляет о работе над обеспечением возможности сверхдальней передачи. Традиционные игроки, в том числе Ciena и Lucent Technologies, также разрабатывают такое оборудование.

ДРУГИЕ УСИЛИТЕЛИ

Оптические усилители применяются в сети не только для увеличения радиуса действия систем DWDM, но и для увеличения транспортной емкости или пропускной способности, за счет использования как можно более широкого окна.

Для тех операторов, у которых вдоль маршрута установлено множество ADM, переход к эрбиевым усилителям L-диапазона (от 1570 до 1610 нм) представляется основным способом увеличения числа каналов. Усилители L-диапазона ближе к промышленным образцам, чем рамановские. Они привлекательны еще и потому, что в них используется традиционная технология. Усилители L-диапазона являются естественным расширением эрбиева C-диапазона (от 1530 до 1565 нм) и могут устанавливаться на существующих линиях. Поэтому применение DSF в этом случае не составляет проблемы.

Усилители L-диапазона имеют тот недостаток, что их применение ведет к увеличению стоимости и повышению сложности. C-диапазон и L-диапазон должны быть каким-то образом разделены на каждом узле средствами DWDM, а это неизбежно оборачивается потерями.

Место в сети найдется и усилителям Рамана, и усилителям L-диапазона. Какой выбор сделать, зависит от характеристик волокна, топологии сети и эксплуатационных задач. Например, операторы с большими запасами свободного волокна вряд ли станут заниматься усилением нескольких диапазонов, в отличие от тех, кто испытывает нехватку волокна. Администратору сети дешевле задействовать еще одно волокно, если оно имеется в наличии, чем переходить на более дорогой L-диапазон.

Среди других возможных вариантов — увеличение плотности волн в C-диапазоне. В весьма отдаленной перспективе поддерживаемая скорость передачи может составить 40 Гбит/с.

Технологии двух новых усилителей оказывают взаимное влияние друг на друга тем, что увеличение емкости отрицательно сказывается на дальности передачи. Таким образом, во многих случаях провайдерам услуг придется использовать гибридный подход на базе комбинации этих технологий для достижения своих целей.

Вообще же, рамановские усилители будут привлекательны в случае сети для транспорта трафика из Лос-Анджелеса в Нью-Йорк с парой ADM вдоль маршрута благодаря своему большему радиусу действия, а L-диапазон лучше подойдет в ситуациях, когда оператор хочет обеспечить высокую емкость передачи и имеет множество установленных вдоль маршрута ADM.

Кроме того, в исследовательских лабораториях ведется работа над полупроводниковыми усилителями. Пока что она сталкивается с трудностями обеспечения функционирования на нескольких длинах волн, и к тому же такие усилители оказываются чрезвычайно дороги. Если разработчикам удастся снизить стоимость полупроводниковых усилителей, то они будут полезны в городских сетях.

ВЫСОКИЕ ЦЕЛИ, НИЗКИЕ ЦЕНЫ

Современное состояние рынка открывает перед поставщиками новые возможности по созданию гибридных систем с приемлемой стоимостью и максимальным использованием имеющегося волокна. Однако поставщики по-прежнему сталкиваются с серьезными трудностями, и этой молодой поросли в конечном итоге придется уступить свое место нескольким сильным нишевым игрокам.

Говорим ли мы об усилителях, настраиваемых лазерах или DWDM в целом, снижение уровня цен имеет критическое значение для применения данного оборудования в городских сетях. Следовательно, в обозримом будущем сетевые технологии на этом сегменте рынка будут продолжать распространяться медленными темпами.

Волны в небе

Предполагаемые средние цены на оборудование WDM для городских сетей в расчете на одну длину волны* (в тыс. долларов)

История и перспективы роста рынка частных корпоративных сетей WDM

Ресурсы Internet