конвергенция, модульность, сервис - три кита сетей связи

Предлагаем вашему вниманию интервью с Анатолием Ольховцом - научным сотрудником Лабораторий Белла.

Как вы себе представляете идеальную сеть будущего? К чему мы придем?

Мне кажется, правильнее говорить не о том, как она будет выглядеть, но что она будет делать. Прежде всего, она будет поддерживать все те сервисы, которых требуют конечные потребители, пакетный и TDM-трафик. Сейчас наблюдается тенденция перехода всей сети к пакетному режиму, так как пакетная сеть более гибкая, в ней легче вводить новые сервисы и изменять какие-то элементы. Мы движемся от больших универсальных элементов к модульным сетям. Раньше у Lucent для телефонных сетей был один коммутатор Lucent 5ESS, который делал все - коммутировал каналы, звонил, предоставлял дополнительные сервисы типа музыки на удержании, устанавливал конференц-связь для нескольких пользователей, даже сам генерировал сигнал станции, который абонент слышит, поднимая трубку. Теперь на смену приходит целый комплекс оборудования: программный коммутатор в сочетании с сервером и шлюзом, сервером функций, контроллером сессий, граничным контроллером и т.д.

To есть мы полностью переходим на модульную структуру, где каждый элемент будет выполнять свою функцию?

Да, именно так. Можно провести аналогию с компьютерной индустрией, где раньше был один большой производитель — IBM, и один компьютер — ПК, и все делалось с его помощью. Теперь же один производитель делает процессоры, другой — память, третий — жесткие диски, четвертый — мониторы и т.д. Но все они договорились о стандартных интерфейсах, и теперь намного проще создать такой компьютер, какой нужен данному пользователю. Именно от него зависит, сколько поставить памяти и какой установить процессор.
Компании стараются специализироваться и делать что-то одно, но очень хорошо, вместо того, чтобы делать все как получится.

Можно сказать, что в какой-то степени мы уже пришли к модульной архитектуре, но когда, с точки зрения Лабораторий Белла это станет реальностью? Каков прогноз?

Хотелось бы подчеркнуть два момента. Во-первых, у провайдеров уже инсталлировано очень много старого оборудования. Оно используется, по нему течет трафик. Во-вторых, между коммуникационной индустрией и, например, индустрией электроники, производящей цифровые фотоаппараты и мобильные телефоны, есть определенная разница. Для цифровых аппаратов среднее время жизни составляет максимум несколько лет, и фотоаппарат, выпущенный два- три года назад, сейчас уже устарел, он никому не нужен. Тогда как ожидаемое время жизни мощного коммутатора, установленного в центре сети, составляет не менее 15-20 лет.

Иногда телефонные коммутаторы работают и 50 лет, и даже больше.
И это потому, что они очень дороги, и экономически невозможно его просто выбросить и поставить новый. Поэтому все изменения, как бы быстро ни хотелось их внедрить, будут происходить достаточно медленно. Вначале новое оборудование будет функционировать одновременно с уже действующим, но в конце концов, когда жизнь старого коммутатора подойдет к концу, новое оборудование возьмет на себя все функции.

To есть, архитектура принципиально изменяться не будет, просто крупные узлы будут постепенно заменяться мелкими функциональными модулями?

Да, архитектура принципиально не изменится. Всегда есть, например, элементы доступа, элементы агрегации на уровне города, затем на уровне междугородной связи. То есть общие структурные блоки сети останутся на месте, но элементы сети будут меняться.

Реальность технологического развития не всегда совпадает с нашими ожиданиями. Раньше в научно-фантастической литературе одной из вершин развития был видеотелефон. Сейчас, когда технология вполне позволяет его реализовать, выяснилось, что на самом деле он никому не нужен, а нужна одновременная передача голоса и данных. Какие подобного рода подводные камни могут нас ждать на пути конвергенции?

Это очень интересный вопрос. Ведь самые популярные сейчас приложения Интернета, такие как электронная почта и электронная коммерция - о них никто не думал, когда создавался Интернет.

Эта сеть создавалась для доступа к базам данных, чтобы получать научную информацию, и никто не мог себе представить, что люди будут обмениваться картинками и покупать в Интернете все что угодно. Можно гарантировать, что сюрпризы будут, но предсказать их сложно. Мне кажется, что самые интересные сюрпризы могут оказаться не в области общения людей между собой или обращения пользователей к базам данных и серверам, а в области общения устройств, машин без участия человека. Ведь под машинами мы подразумеваем все - от пассивных сенсоров до управляющих и исполняющих элементов. Когда они соединятся в одну сеть, то новые возможности могут быть просто безграничны. От вполне понятных, типа автоматического включения и выключения света и регулировки температуры в доме, что может очень быстро окупить затраты на установку датчиков, до защиты мостов и зданий, где эти датчики будут на самых начальных этапах замечать минимальные трещинки в конструкциях и предупреждать о том, что надо, скажем, заменить трос, пока он не оборвался. Одно это может окупить и весьма немалые затраты.

Фактически мы уже перешли к самоорганизующимся сетям типа mote network, или так называемым «пылевым сетям». Что Лаборатории Белла делают в этом направлении, есть ли реальные результаты?

Реальные результаты уже очень близки. Как раз сейчас я занимаюсь пылевыми сетями. Этим летом мы создали достаточно простой прототип на базе микроконтроллера, который выполняет все функции обработки. В Лабораториях Белла действует программа по пылевым сетям, предусматривающая сотрудничество математического отдела, компьютерного отдела, нанотехнологического центра, где мы работаем в терминах т.н. data fusion, то есть сплава данных. Это понятие подразумевает, что сети не просто состоят из большого количества элементов типа датчиков или сенсоров, но все сенсоры взаимодействуют друг с другом, и информация, получаемая из сети — это больше чем просто сумма данных по отдельным элементам.

Можно провести аналогию с муравейником: каждый отдельно взятый муравей достаточно прост, но если посмотреть на муравейник в целом, то кажется, что он обладает неким достаточно большим интеллектом.

А как же согласуются пылевые сети и неизменная, постоянная архитектура? Создается впечатление, что они как бы сами по себе.
Да, пылевые сети сами по себе, но, тем не менее, к ним есть доступ, есть шлюз, и можно с обычного ноутбука подсоединиться и посмотреть, что с ними происходит, либо поменять их параметры. В том-то и идея сетей будущего, что независимо от того, что, где и как функционирует, все части могут соединяться и «переговариваться» друг с другом.

Какие системы и какое оборудование станет ключевым в процессе конвергенции?

Есть Форум 3GPP, который установил стандарты для подсистемы мультимедиа (IMS), и там определено, какие должны быть элементы, даны общие принципы. 3GPP определяет следующее поколение пакетных сетей, и отрасль согласна с тем, что это именно та база, на которой будут строиться будущие конвергентные сети. И почти все компании имеют свои планы, как переходить от существующих сетей к будущей архитектуре.

Конвергентная сеть предполагает наличие одного интерфейса. То есть пользователь со своего домашнего телефона может позвонить на мобильный, выйти в Интернет, соединиться с локальной Ethernet-сетью. Не станет ли такой единый интерфейс единой точкой отказа?

Не совсем так. Интерфейсов может быть много. Можно выходить в Интернет через модем либо по беспроводным сетям, либо по DSL. Ведь пользователи хотят получать одинаковые сервисы вне зависимости от того, как они выходят в сеть. Мы не говорим об одном методе соединения. Например, при мобильной связи внутри здания может использоваться WiFi, а снаружи — широкополосные сети третьего поколения, предоставляющие достаточно большую скорость. Мне кажется, что более правильно смотреть на конвергенцию с точки зрения того, что видит каждый конкретный пользователь, которому все равно, какая сеть передает его информацию, как он к ней подключается и какую карточку вставляет. Он открыл свой компьютер — и может, не думая ни о чем, отправлять почту, смотреть Интернет и делать звонки.

Получается, что единого интерфейса не будет, останутся несколько видов беспроводной и проводной связи?

Да, ведь у каждого из них свои достоинства, у каждого своя функциональность. И проводной доступ сейчас намного быстрее беспроводного. Поэтому в офисе сейчас намного эффективней использовать провода или какую-нибудь форму WiFi.

И конвергенция, на самом деле, происходит на уровне услуг, а не на уровне железа.

Да, и такое положение с множеством интерфейсов останется еще долго, ибо телекоммуникационная индустрия очень консервативна и меняется медленно. Долго еще останется много типов связи, так как каждый хорош для определенных функций.

И опять все зависит от пользователей. Есть люди, которым очень важна мобильность и не очень важна скорость. Есть пользователи, хранящие свои данные в центрах удаленного хранения, при доступе к которым не столь важна мобильность, сколь широкополосность. Для распределенных же вычислений главное скорость. Если требования разных пользователей, разных сегментов рынка в будущем будут разными, то, скорее всего, разными будут и методы выполнения этих требований.

Но ведь один из лозунгов продвижения конвергенции - это наличие единой сети, то есть взамен множества существующих сетей будет что-то одно.

На это можно смотреть по-разному. С точки зрения данных в будущем по пакетной сети будут просто передаваться данные, содержащие телефонный звонок, видео, Интернет, все что угодно. В этом смысле метод доступа будет один - пакетный, но сама физическая инфраструктура, позволяющая подключиться к сети, может быть разной.

Монополизация по типу разделения телефонной и телеграфной связи нам не грозит, но если все будут получать одни и те же услуги, не приведет ли такая конвергенция к монополизации услуг?

Конвергенция приводит к тому, что барьеры к доступу в разных сегментах рынка становятся все меньше и меньше. Например, сейчас в Северной Америке операторы, которые традиционно предоставляли только услуги кабельного телевидения, начали предоставлять доступ к данным по кабельным модемам, а теперь они начинают по тем же кабельным модемам предоставлять телефонные услуги. Точно так же телефонные линии мигрировали в сторону DSL, и теперь по телефонным линиям можно тоже получать данные и даже смотреть телевизор. И каждый оператор, который из-за ограничений инфраструктуры сидел в своем сегменте, теперь может проникать в другие сегменты. Конечно, существует возможность, что кто-то станет доминировать, но обычно отрасль с низким входным барьером развивается по горизонтали. Кто-то специализируется в одном сегменте и выходит вперед, например, кто-то будет предоставлять телефонную связь с расширенными функциями по всем видам доступа, другой станет лидером по дистрибуции контента, третий — по трансляции видео. Если мы посмотрим на физическую инфраструктуру, принадлежащую разным операторам, то мы увидим некую базу, дающую им конкурентные преимущества.

Кабельным операторам принадлежат физические соединения с каждым домом, и кому-то другому не так просто начать предоставлять услуги по этим же соединениям. Хозяином телефонной связи является локальная телефонная компания, которая прокопала траншеи и провела провода по столбам.

Но эта компания специализируется на проводах, а весь контент она должна у кого-то заказывать.

Конечно, так как все сегменты рынка открыты всем, существует возможность появления монополистов, но в ближайшем будущем мы увидим специализацию, потому что тяжело бороться сразу со всеми на таком широком рынке. Каждый займет свою нишу.

Какие основные, с вашей точки зрения, тенденции и факторы влияют на развитие сетей?

Самый главный фактор, как и в любой другой индустрии — это конечный потребитель, покупающий услуги. Сейчас у пользователя может быть и GPRS-модем, и DSL, и Ethernet, и ему, чтобы найти кого-то, надо сначала попробовать мобильный номер, потом офисный, потом оставить голосовую почту и, наконец, послать e-mail. Это неудобно, и потребители требуют, чтобы они могли где угодно и когда угодно иметь единый доступ к своим привычным услугам.

Какие же проблемы стоят на пути к этим удобствам, и как Лаборатории Белла пытаются их устранить?

Проблема в попытках соединить разные типы трафика с разными требованиями. Так, передавая голос по IP, нужно учитывать требования по задержке, которые для голоса гораздо жестче, чем для данных. Когда они передавались по разным сетям, оптимизированным именно для них, все было в порядке, но теперь мы хотим иметь единую сеть, которая будет работать одинаково хорошо для всех видов услуг. Всегда сложно делать что-то универсальное, намного проще сделать что-то специализированное и оптимизированное под конкретную задачу.

Но мы же в самом начале говорили о модульности, а сейчас опять пришли к универсальности.

Но все эти модули в сумме могут выполнять многие задачи. Вернее, каждый конкретный модуль выполняет отдельную функцию, но вся сеть в целом может поддерживать самые разнообразные услуги. И основная проблема заключается в стыковке сетей, к которым предъявляются разные требования.

Пока у пользователей были обычные телефонные модемы, они перед отправкой файла сжимали его, чтобы передача занимала меньше времени. Теперь, когда появились линии DSL, файлы передаются «как есть», просто за счет наличия «широкой трубы». И само появление широкополосной связи генерирует трафик, который без нее не появился бы. Так что движет чем?

Да, это известный факт: когда появляется новая услуга, новая инфраструктура, в скором времени появляются и люди, которые придумывают, что с этой инфраструктурой делать, как заполнять ее трафиком и использовать максимум ее возможностей. Хороший пример: никто не мог предвидеть, что по Интернету будут покупать музыку.

Если раньше были пластинки, затем - компакт-диски, то теперь в Интернете множество сайтов, где можно купить и даже просто послушать музыку. И это все стало возможным только благодаря появлению соответствующей инфраструктуры. И сейчас, когда полоса пропускания инфраструктуры расширяется, становится возможной не только музыка, но уже и фильмы, пока скомпрессированные, но вскоре можно будет смотреть и DVD в высоком качестве.

В скором ли?

Исторически, за последние примерно 10 лет, за исключением 1996 г., когда появился браузер Netscape и большое количество людей резко присоединилось к Интернету, объем трафика увеличивался за год в два раза. Сейчас рост несколько замедлился, удвоение происходит примерно каждые 2,5—3 года, но тенденция сохраняется. Несмотря на спады и подъемы телекоммуникационной отрасли трафик растет постоянно.

Но когда-нибудь он достигнет предела Шеннона?

Предел Шеннона нам не грозит. Он описывает поведение трафика на физическом соединении, но мы всегда можем просто увеличить количество оптических волокон, поэтому физического предела нет, существует только практический предел, то есть он ограничен только нашей фантазией. В конце концов, мы сможем передать все что захотим. Особенно если представить наличие большого количество устройств, о которых мы говорили выше. Есть предел, который может потребить пользователь — нельзя больше 24 часов в сутки разговаривать по телефону или смотреть телевизор, но машины могут генерировать и потреблять любое количество трафика. У них нет ограничений по восприятию информации, и их количество тоже может быть не ограничено. Уже сейчас количество микропроцессоров намного превышает количество людей в мире.

А что нас ждет в самом ближайшем будущем, чем порадуют Лаборатории Белла через полгода — год?

Новый продукт, который ожидается уже очень скоро, — это так называемый BSR, Base Station Router. В его основу положена идея переноса как можно большей интеллектуальности на границы сети. В теперешних сетях есть базовые станции, которые подсоединяются к центральному контроллеру или коммутатору, и вся информация идет от станции к контроллеру и там только коммутируется в нужном направлении. Идея BSR — это перенос неких элементов коммутации и контроля в саму базовую станцию.

И опять мы уходим от модульности?

Модульность полезна, когда функции четко разграничены. Здесь же локальный трафик будет коммутироваться на самой станции, ему не надо будет уходить на центральный контроллер, а инфраструктура backhaul будет использоваться, только если мы звоним с одной базовой станции на другую.

BSR можно уже считать реальностью? На какой стадии находится этот продукт?

Существуют прототипы, в реальный продукт он перерастет в течение, наверное, года. Это будет полнофункциональная БС, полнофункциональный маршрутизатор с поддержкой качества обслуживания. И, кроме того, он станет частью конвергентной сети, так как голос будет передаваться IP-пакетами.

Можно задать нетехнический вопрос?

Конечно.

Как вам работается в многонациональном коллективе Лабораторий Белла?

Это очень интересно. Каждый день сталкиваешься с разными культурами и говоришь с людьми, которые выросли в самых разных уголках планеты, но сейчас, работая над решениями для телекоммуникационных систем, объединены одной целью. У меня есть друг и коллега из Южной Кореи, и я очень много узнал об этой стране, общаясь с ним на работе и вне ее.

На другом проекте я работал с аргентинцами, узнал об их традициях и культуре. Я бы сказал, что такое общение, когда общаешься с людьми, которые думают не обязательно так же, как и ты, родились в разных местах, получили другое образование, очень расширяет горизонты мышления. Каждый раз, когда встречаешься с другой культурой, понимаешь, что на многие вещи можно смотреть с разных точек зрения. И составленная из таких людей команда, из людей с разным менталитетом, разными точками зрения будет намного сильнее, чем команда из тех, кто вырос в одном месте, ходил в один институт и долго работал в одной компании. Если все думают одинаково, все могут и одинаково ошибаться. Такая многонациональность и разноликость только помогает и никоим образом не вредит делу.

To есть, и здесь проявляется конвергенция?

Да, несомненно.



Впервые опубликовано в корпоративном журнале «Мир Lucent».