Новый взгляд на АТМ
Сейчас уже достаточно сложно определить точную дату рождения идеи АТМ как технологии передачи данных, однако можно сказать, что это произошло приблизительно в конце 70-х. Именно тогда впервые были начаты исследования, касающиеся возможности разработки новой пакетной технологии. Следует отметить, что инициаторами этого процесса были телефонные компании, крупные производители и потребители телефонной техники. Именно тогда, видимо, зародилась идея о возможности передачи голосового трафика в пакетном режиме путем упаковки информации в некоторые информационные пакеты.
Дальше события развивались достаточно быстро. Первые лабораторные испытания АТМ-устройств были проведены в середине 80-х, а коммерческие продукты стали выходить на рынок где-то с начала 90-х. При этом сначала большинство потребителей данной продукции были, как обычно, военные ведомства и различные научно-исследовательские учреждения, имеющие свои специфические требования к системам передачи информации. Впоследствии продукты вышли на более широкий рынок и где-то с 1995-1996 годов стали достаточно активно использоваться во многих телекоммуникационных предложениях и проектах.
Первоначально АТМ задумывалась как единая универсальная технология связи, которая позволила бы избавиться от всего огромного разнообразия протоколов и технологий, использующихся для передачи той или иной информации. Считалось, что это нововведение будет одинаково хорошо подходить ко всем типам форм и приложений — как для использования для магистральной сети, так и, например, для доставки информации непосредственно до рабочего места. Идея в принципе была чрезвычайно хорошая, и многие сети, которые впоследствии были построены в разных странах мира, полностью основывались на АТМ-технологии — начиная от рабочего места и заканчивая магистральными линиями связи. Такие сети обеспечивают высочайшие показатели производительности, надежности и универсальности.
Однако, как это часто бывает, рынок диктует свои условия, свой путь развития, который, может быть, не всегда следует логике. Примерно так случилось и с АТМ. Дело в том, что для того, чтобы сделать технологию АТМ как можно более универсальной, в нее с самого начала закладывалось очень большое количество разнообразных функций и режимов, которые позволили бы одинаково успешно использовать ее в совершенно различных приложениях. Видимо, это отчасти и стало причиной некоторой пробуксовки внедрения данной универсальной технологии, поскольку многие производители не сразу решились полностью довериться АТМ во многом из-за сложности реализации ряда основополагающих АТМ-функций, например таких, как EML-сигнализация и ей подобных.
Но мало-помалу ситуация развивалась, появлялись все более эффективные методы решения проблем по реализации протоколов АТМ, и в какой-то момент стало ясно, что практически большинство, в том числе все крупные мировые производители сетевого оборудования, так или иначе имеют в своем активе линейку оборудования АТМ. У некоторых это полноценная линейка, охватывающая диапазон продуктов от адаптеров АТМ непосредственно в компьютерах, различных специализированных АТМ-устройств, до АТМ-коммутаторов магистрального характера. У других производителей эта линейка несколько урезана, но в любом случае, в том или ином виде она присутствует.
Существует еще один АТМ-аспект, который в связи с этим хотелось бы отметить. Дело в том, что для реализации всех преимуществ, которые имеет АТМ как технология связи, необходимы специальные драйверы, специальные типы прикладных программ, которые умели бы пользоваться всеми функциями и режимами, доступными в АТМ как в транспорте. Несмотря на то что ожидалось лавинообразное появление таких программ, этого не случилось. Хотя многие типы приложений и задач могли бы быть чрезвычайно красиво решены именно с помощью АТМ-технологий.
Ситуация несколько изменилась в последние годы, когда компания Microsoft обратила наконец-то свой взор на АТМ-технологии связи и интегрировала драйверы АТМ в своей последней версии операционных систем Windows. Естественно, это дало мощнейший толчок развитию АТМ, и сейчас ситуация заметно меняется к лучшему. Нужно сказать, что, несмотря на определенный пессимизм в оценках проникновения АТМ на рынок, все же существует целый ряд задач, которые либо вообще невозможно решить без применения технологии АТМ, либо они решаются очень быстро, эффектно и, что более важно, эффективно с помощью технологии АТМ. Например, задача формирования кластеров мощных серверов, решенная на АТМ, дает великолепные результаты; при этом скорость общения компьютеров между собой может быть эквивалентна скорости доступа процессора к памяти, что дает очень высокие цифры производительности. Другой пример: системы передачи цифрового видео также могут быть решены с помощью АТМ чрезвычайно эффективно, элегантно и с очень высоким качеством.
Я бы назвал еще один аспект, который, возможно, повлиял на темпы внедрения АТМ. Это стоимость оборудования. Дело в том, что стоимость оборудования включает в себя стоимость микропрограммного обеспечения и собственно комплектующих аппаратной части. Ситуация складывалась таким образом, что стоимость комплекта АТМ-микросхем очень долго держалась на достаточно высоком уровне, что, естественно, влияло на цену конечного продукта в целом. В мире существовало всего несколько производителей микрочипов, которые выпускали этот комплект микросхем. Нужно сказать, что за последние два года ситуация в этом смысле резко изменилась к лучшему. Сейчас стоимость необходимого комплекта микросхем для реализации АТМ-оборудования резко снизилась, что конечно же сразу сказалось на цене конечных АТМ-продуктов непосредственно для пользователя.
Интерес представляет и положение АТМ на рынке относительно других технологий, поскольку понятно, что объявленная как единая универсальная технология связи для всех систем от мала до велика, АТМ сразу же приобрела как сторонников, так и ярых противников. Сегодня этот спорный вопрос большей частью решился, но в свое время это была горячая полемика, которая активно развернулась на всех уровнях — от производителей до потребителей технологий. Я думаю, что появление АТМ дало своего рода толчок к развитию других технологий, поскольку сразу появилась необходимость дальнейшего развития функциональности скоростей в телекоммуникациях в целом.
В этом прорыве технологий передачи данных сегодня на первое место выходит технология гигабитного Ethernet. Было выпущено огромное количество статей и различного рода материалов по сравнению гигабитного Ethernet и АТМ. Но жизнь все расставила по своим местам, и АТМ-технологии в настоящее время нашли достойное применение в основном в области корпоративных сетей.
Гигабитный Ethernet по сравнению с АТМ имеет как ряд преимуществ, так и очевидные недостатки. К преимуществам прежде всего следует отнести последовательность развития и невысокую стоимость технологии Ethernet. Видимо, это послужило основной причиной очень мощного и эффективного внедрения гигабитного Ethernet на рынок. Во многих случаях эта технология позволяет решать определенные задачи, например связанные с высокоскоростной передачей данных или с передачей голоса. Однако следует понимать, что задача обеспечения гарантированного качества по передаче данных в гигабитном Ethernet полностью пока так и не решена. Сейчас, с появлением протоколов на основе IP, обеспечивающих приоритезацию трафика, это стало более реально, тем не менее следует иметь в виду, что здесь эта проблема решается не так красиво и эффективно, как в случае использования АТМ.
Вторым пунктом в этом сравнении я не могу не упомянуть технологию SDH. Эта классическая технология транспортных сетей. Она эффективно и очень широко используется по всему миру для создания сетей национального и регионального масштаба, не собирается сдавать своих позиций и прекрасно выполняет свои функции. SDH идеально подходит для решения задач передачи голосового трафика. Лучшего решения для связи АТС сложно себе представить, и никто не собирается выдумывать здесь что-либо новое, конечно, за исключением, например, возможности объединения АТС на основе быстрого Ethernet при использовании IP-телефонии.
Поскольку эта технология достаточно долго присутствует на рынке, она тщательно проработана и абсолютно надежна. Существует масса доступного оборудования этого класса, которое прекрасно справляется со своими функциями. Однако для задач построения современных мультисервисных сетей SDH недостаточно гибка. С задачей перетранспортировки не только голосового трафика, но и одновременного трафика данных SDH справляется уже не столь успешно — именно с точки зрения эффективности использования каналов. Это обусловлено тем, что технология SDH не очень хорошо приспособлена к передаче взрывного трафика, типичного для сетей передачи данных.
Сейчас активно обсуждается и в некоторых случаях уже начинается внедрение достаточно интересной новой технологии, которая, на мой взгляд, во многих случаях может стать своего рода золотой серединой. Это технология IP over SONET, обеспечивающая непосредственную транспортировку IP-пакетов по сетям SONET/SDH. Это некий альянс IP-пакетов и канальных транспортных сетей, и при правильном структурировании сетей решение этой технологии бывает весьма и весьма эффективным. Однако для этого требуется наличие высокопроизводительных гигабитных IP-маршрутизаторов, имеющих прямые интерфейсы к сетям SONET/SDH. Такие устройства пока еще весьма дороги, что, по-видимому, и является некоторым сдерживающим фактором при внедрении технологии IP over SONET.
Таким образом, мы видим, что на рынке высокоскоростных телекоммуникационных технологий существует достаточно сильная и жесткая конкуренция, когда каждая из этих технологий стремится выбрать и найти для себя оптимальное место применения в той или иной сфере. Примерно так и случилось с АТМ. Как я уже сказал, надежды на то, что АТМ станет некоей универсальной, способной решить все вопросы системой передачи информации, не оправдались.
Однако в настоящее время АТМ вовсе не собирается сдаваться и тем более погибать. Сегодня существуют определенные, всеми признанные ниши и приложения, где АТМ выступает гораздо эффективнее и лучше других конкурирующих технологий.
Несколько слов об этом направлении. Во-первых, конечно, это доступ к современным высокоскоростным мультисервисным сетям. Как показывает практика, ни одна другая технология не обладает достаточной гибкостью для того, чтобы обеспечить пользователю доступ к максимально широкому спектру услуг, которые на сегодняшний день способны предложить современные операторы связи. Даже если, скажем, магистральная сеть такого оператора основана на технологии SDH, то на линиях доступа здесь в большинстве случаев необходимо использовать АТМ. Именно в этой роли АТМ начинает проявлять интересные функции с возможностью одновременного и равноэффективного обмена разного рода информацией. Например, это могут быть телефонные звонки, Интернет-доступ, системы цифрового телевидения.
При этом, предоставляя клиенту канал доступа, базирующийся на технологии АТМ, оператор гарантирует, что в дальнейшем сможет предоставить по желанию клиента любой набор услуг, более доступный на сети этого оператора. Такой взгляд на технологию АТМ сформировался не так давно. Кроме того, АТМ-устройства в этом случае могут прекрасно работать как концентраторы, то есть как устройства, объединяющие некоторое количество пользователей, трафик от большого количества пользователей в единый канал, который далее передается на нейтральные сети SDH для обработки в центрах — узлах, предоставляющих те или иные услуги.
Еще одно интересное направление развития АТМ связано с внедрением технологии DSL и различных ее вариантов: SDSL, ADSL и т.д. АТМ изначально предполагалась как технология, работающая на высококачественных каналах связи. Это, возможно, стало одним из серьезных препятствий для ее широкого внедрения в публичных сетях, где как раз на «последней миле» качество кабельных линий не очень высокое, особенно отечественных. Однако с появлением DSL-модемов, DSL-технологий становится возможно передавать АТМ-трафик по обычным стандартным телефонным медным жилам на расстояние нескольких километров, этого более чем достаточно для современного потребителя даже мультисервисных услуг связи.
При этом, скажем, модем, устанавливаемый у абонента, может иметь прямой АТМ-интерфейс, позволяющий подключать специализированные АТМ-устройства. Это может быть мультимедийный компьютер, или Set-Top-Box для приема цифрового телевидения, или какие-либо другие устройства. В любом случае, xDSL и развитие этих технологий послужили мощнейшим толчком для внедрения АТМ именно в секторе доступа и, в частности, на последней миле публичных сетей.
Перспективы использования АТМ в этом секторе во многом зависят от темпов развития новых видов услуг, которые уже сейчас появляются и в современных публичных сетях. Это различные интерактивные игры, многопользовательские игры, интерактивное телевидение, видео по запросу, разного рода музыкальные приложения. Все эти услуги, будучи затребованы в больших количествах, будут сильно стимулировать внедрение АТМ на рынке телекоммуникаций.
Я думаю, что буквально в ближайшие три года АТМ превратится в один из доминирующих стандартов в сетях доступа.
В заключение хотелось бы коснуться еще одного достаточно интересного аспекта. Речь идет о появлении на рынке совершенно новой технологии оптического мультиплексирования (WDM). Одной из причин возникновения этой технологии, на мой взгляд, стала конкуренция различных технологий. В частности, своего рода соревнование между АТМ и SDH стимулировало появление совершенно новой технологии оптического мультиплексирования.
Сущность ее заключается в том, что для передачи информации через транспортную сеть на большое расстояние не нужно преобразовывать ее в какие бы то ни было специальные транспортные протоколы, например в SDH. Если ваш сегмент сети работает на АТМ или на гигабитном Ethernet, вам нужно передать через транспортную сеть информацию, не преобразовывая ее в SDH. Для этого данному оператору на отдельной оптической частоте выделяется свой независимый оптический поток. Этот трафик прозрачный, без искажений и без конвертации, передается по транспортной сети до точки назначения, где выделяется точно в том же формате, в котором он был введен. Данная технология позволяет совершенно равнозначно и независимо друг от друга, по одному и тому же оптическому волокну одновременно передавать трафики и SDH-сетей, и АТМ, и гигабитного Ethernet.
В настоящее время коммерческое оборудование на рынке доступно с возможностью интеграции, объединения до восьми независимых потоков по 2,5 Гбит/c, в конце этого года ожидается появление следующего поколения WDM-устройств, работающих уже одновременно с 40 независимыми потоками по 2,5 Гбит/c, каждый из которых может нести в себе трафик либо SDH, либо АТМ, либо любого другого протокола, организованного на оптическом интерфейсе. Таким образом, технология оптического мультиплексирования является примиряющим фактором, позволяющим одинаково хорошо работать с любыми видами трафиков. Большинство экспертов, как в нашей стране, так и на Западе, сходятся во мнении, что в достаточно короткий срок эта технология будет признана наиболее эффективным и действенным решением для магистральных сетей.
Суммируя все вышесказанное, еще раз подчеркну, что АТМ — наиболее эффектное и эффективное решение для передачи мультисервисного трафика. И в реалиях сегодняшнего дня эта технология прекрасно себя проявляет в сегменте крупных корпоративных сетей, а также сетей региональных операторов связи. По последнему случаю применения, кстати, имеется ряд «свежих» примеров реализации городских сетей на основе технологии АТМ. Упомяну здесь запущенную в эксплуатацию в этом году городскую мультисервисную сеть Нижнего Новгорода, основным достоинством которой стало предоставление городскому оператору возможности организовать доступ конечного пользователя к максимально широкому спектру услуг — начиная от банальной передачи данных и заканчивая организацией каналов цифрового телевидения.
КомпьютерПресс 11'2000
