Сегодня производители активного сетевого оборудования проявляют все больший интерес к решениям с оптикой до рабочего места. Успех этих решений во многом определяется их преимуществами в конкретных условиях.
Отношение специализированных средств массовой информации к кабельным системам с оптикой до рабочего места до недавних пор напоминало неловкое молчание, возникшее между незадачливым героем "Криминального чтива" и женой его босса (ведь чересчур усердно развлекая супругу криминального авторитета, хоть и по его просьбе, можно легко нажить серьезные неприятности).
После шумного бала
И сетевые издания, и отраслевые эксперты старались избегать вопросов внедрения оптических систем, а если и затрагивали данную тематику, то делали это деликатно. В результате значительно уменьшилось количество материалов, где подробно описывались все преимущества построения систем с оптикой до рабочего места и выгоды от их дальнейшей эксплуатации. При этом пик интереса к данной проблематике наблюдался в момент, непосредственно предшествующий кризису в телекоммуникациях, и ожидалось, что массовое внедрение оптики до рабочих мест должно начаться в последующие несколько лет.
С момента кризиса и до недавнего времени периодически появлялись публикации, в которых говорилось о невысокой доле оптических систем и предполагалось массовое освоение ими рынка в 2007 году, а преобладание - с 2012 года. Не слишком ли резкая смена настроений?
Возможно, производство волоконно-оптического оборудования вызывает вполне неприязненное отношение инвесторов, которые до начала кризиса в телекоммуникациях финансировали создание магистральной оптической инфраструктуры в избытке. Поэтому теперь любой проект, связанный с оптикой, может рассматриваться как рискованное предприятие по сравнению с другими сферами вложения капиталов.
Производители находят весьма аргументированное на их взгляд основание, чтобы не форсировать продвижение оптического оборудования. В частности, на этом настаивает Джон Саемон в статье журнала, издаваемого его компанией. Суть довода заключается в том, что интеграторы и конечные пользователи вполне комфортно ощущают себя при наличии медных систем на витой паре и не испытывают потребности в каких-либо изменениях.
Подобная точка зрения, конечно, не лишена оснований, если исходить из наличия огромной производственной базы для изготовления витой пары и коммутационного оборудования для нее.
Оспаривать такое мнение довольно сложно, однако есть один контраргумент, касающийся стандарта Gigabit Ethernet, который реализуется на витой паре шестой категории. Этот стандарт пока не пользуется поддержкой производителей, несмотря на то, что шестая категория уже преобладает в поставках кабельного оборудования, а упомянутый стандарт содержит менее жесткие технические требования, в частности, определяет более простую процедуру тестирования. Таким образом, удобство для пользователей медных систем неоспоримо, однако по-прежнему предлагается традиционное оборудование.
Пока же в контексте столь перспективных решений ведется активная дискуссия по поводу реализации десятигига-битного Ethernet по стандартным линиям на витой паре. Возможно, не случайно срок окончательной публикации десяти-гигабитного стандарта на меди совпадает с предполагаемым началом массового внедрения оптики до рабочего места.
Еще один аргумент, касающийся необходимости подачи питания на IP-телефоны, что не под силу оптике, также является спорным с точки зрения самой концепции СКС. Эта концепция предполагает, что в абонентской розетке на каждом рабочем месте должно быть по меньшей мере два разъема, один из которых (обязательно под витую пару) используется для нужд телефонии. Вместе с тем поставщики решений IP-телефонии, и в частности Cisco Systems, рекомендуют избегать на рабочем месте общего подключения для компьютера и IP-телефона по одному кабелю, поскольку это не позволяет разнести упомянутые устройства в соответствующие VLAN. В результате возникают вопросы обеспечения доступности сервисов, качества обслуживания и безопасности.
Возвращение из забытья
Высокая стоимость активного оборудования все еще остается сдерживающим фактором для широкого применения систем с оптикой до рабочего места. Производители ссылаются на отсутствие массового спроса. Что же касается потребителей, то среди них действительно преобладает мнение, что оптика - это сложно и дорого, и пока этот стереотип не будет сломан, на серьезный прорыв в данном направлении рассчитывать не приходится.
Парадоксальным может показаться тот факт, что оптические технологии определены правительственной комиссией по науке США (National Science Board) в качестве одного из основных приоритетов развития в двадцать первом веке. На мероприятиях в рамках Intel Development Forum неоднократно подчеркивалось, что полупроводниковая фо-тоника (разработка перспективных опто-электронных технологий, реализуемых на уровне полупроводниковых материалов) является важным направлением инновационной деятельности компании.
Однако решающим аргументом в пользу широкого внедрения оптических кабельных систем может оказаться не фактор технологического прогресса или добрая воля производителей, а резкое подорожание меди на мировых рынках. Соответственно, дорожает кабель с медными жилами. В связи с этим некоторые производители активного оборудования начали предпринимать реальные меры с целью поддержки решений с оптикой до рабочего места. Например, в январе 2004 года компанией Allied Telesyn было представлено решение Intelligent Fiber-to-the-Desk - iFTTD (буквально "интеллектуальное решение с оптикой до рабочего места"). В конце октября прошлого года Alcatel анонсировал вывод на рынок OmniSwitch Б600 U24. Эти устройства ориентируются исключительно на решения с оптикой до рабочего места, причем компания подчеркивает, что их разработка велась с учетом возможностей применения военными.
Производители пассивного и активного оборудования заключают стратегические альянсы, нацеленные на совместное продвижение решений с оптикой до рабочего места. Наиболее показательным в этом смысле является партнерство 3M и Extreme Networks, заключенное в апреле 2003 года. Уже в этом году о подобном соглашении объявили Corning Cable Systems и 3Com.
Современные приложения принципиально меняют соотношение трафика внутри рабочих групп и в магистралях
Поэтому вполне возможно, что аналитикам придется пересмотреть свои пессимистические прогнозы, для чего сегодня уже есть реальные основания.
Трансформация сетевой инфраструктуры
Следует отметить, что решение с оптикой до рабочего места совсем не предполагает простую замену оптическими кабелями горизонтальной проводки на витой паре и установку оптических разъемов в телекоммуникационных розетках.
В ныне действующие редакции стандартов СКС вошло описание архитектуры кабельных систем с централизованным администрированием как эффективного решения для волоконно-оптических систем. Основная идея, заложенная в эту архитектуру, состоит в сокращении уровней иерархии вплоть до перехода на простую звездообразную топологию.
Централизованное администрирование предполагает, что все активное оборудование, за исключением сетевой карты в компьютере пользователя, размещается в центральном распределительном пункте системы.
Кабельные каналы до рабочих мест могут выполняться с межсоединением (с использованием неразъемных соединений или же коммутационных панелей) и без него. Максимальная длина канала составляет 300 м.
Такой проект сети предполагает централизованное управление кабельной системой, причем число обслуживаемых групп оборудования и точек возникновения неисправностей в подобной системе сводится к минимуму. Сокращение числа полноценных помещений под распределительные пункты экономит деньги и площади. Соответственно намного упрощаются обеспечение безопасности, тестирование и документирование системы, а также поиск неисправностей: исчезает необходимость в выделении на каждом этаже одного или нескольких помещений [или по крайней мере шкафов), для которых надо решать вопросы безопасности, бесперебойного электропитания и обеспечения заданных параметров среды в рабочей зоне. Оснащение соответствующими системами единого коммутационного центра может стать дополнительным фактором, определяющим экономичность эксплуатации сети.
Таким образом, у проектировщиков сети появляются существенные преимущества, которые определяются более гибкими решениями с возможностью выбора вариантов. Эти решения обеспечивают экономию места при размещении оборудования и позволяют получать высокую эффективность в ходе развертывания и использования системы.
Отображение современных тенденций
В свое время исследования, проводившиеся некоторыми американскими консалтинговыми компаниями, в частности Tolly Group, убедительно аргументировали оправданность отказа от древовидной структуры СКС, состоящей из волоконно-оптической магистральной и медной горизонтальной проводки. Эти исследования показывают, что более высокая стоимость активного оптического оборудования для структуры с централизованным администрированием и гибридной (оптика и медь)проводкой до рабочих мест полностью или в значительной мере компенсируется отсутствием целого ряда косвенных затрат, тогда как кабельные решения по стоимости сопоставимы с витой парой.
При этом речь идет как о повышении экономичности системы, так и о более высокой эффективности ее функционирования. Говоря об эффективности, стоит вспомнить об изменении характера циркуляции трафика, которому в полной мере соответствуют сетевые решения с централизованной архитектурой.
В середине восьмидесятых, когда начиналось массовое освоение сетевых технологий, лежащих в основе подавляющего большинства современных корпоративных сетей, было выведено правило "80 к 20". Согласно ему, до 80% всего трафика в крупной корпоративной сети не выходило за пределы рабочих групп, в которых собственно и генерировался трафик. И лишь 20% трафика распространялось по общей сети.
Через десять лет в широкий обиход вошли такие сервисы, как просмотр интернет-страниц и электронная почта. Вместе с тем все более широко внедрялись сетевые вычисления, и в частности приложения "клиент-сервер", а также начинала формироваться единая информационная инфраструктура предприятий. В результате изменилось соотношение трафика: уже 60% циркулировало внутри рабочих групп, а 40% проходило по магистральным линиям.
Дальнейшее стремительное совершенствование инфокоммуникационных технологий, а также выделение серверных ферм и хранилищ данных привели к тому, что нынешнее соотношение трафика является зеркальным отражением изначального: 20% - внутри рабочих групп и 80 % - в магистралях. По сути, формируется некая распределенная информационная среда, которая в процессе функционирования таких приложений, как системы ERP или CRM, или видеотелефонная связь по IP, предполагает обмен данными между сотрудниками, находящимися на разных уровнях организационной иерархии и работающих в разных подразделениях, ответственных за различные сферы деятельности. Фактически речь идет о неком едином информационном облаке, объединяющем все узлы данной сети. При этом в определенные моменты между любыми узлами будут возникать логические связи, одни узлы будут обращаться к корпоративным базам данных, а другие - запрашивать сервисы, требующие интенсивного обслуживания серверами. Функционирование сети в подобном режиме требует от инфраструктуры максимальной эффективности.
Хорошо спроектированная оптическая кабельная система с централизованным администрированием с этой точки зрения является идеальным решением. Беспроводные решения (как вариант) пока не обладают достаточными возможностями по обеспечению пропускной способности и обслуживанию большого числа пользователей, не говоря уже об информационной безопасности и работе в условиях повышенной электромагнитной зашумленности.
Централизованное администрирование предполагает размещение всего активного оборудования в одном помещении
Доходы и затраты
Если говорить об экономических достоинствах системы с централизованным администрированием, то снова необходимо сослаться на исследование Tolly Group. Согласно этому исследованию, стоимость пересылки мегабита данных в такой сети - примерно вдвое меньше по сравнению с распределенной сетью, в основу которой заложена традиционная структура СКС. Это объясняется более эффективным использованием коммутаторов. Кроме того, намного упрощается процедура администрирования сети и снижается вероятность возникновения ошибки в процессе перекоммутации. В целом годовая экономия по затратам на эксплуатацию и обслуживание системы с централизованным администрированием в сопоставлении с распределенной системой составляет немногим более 30%.
Все приведенные оценки получены на основе реалий американского рынка. Вопрос в том, насколько эти факторы сработают в Украине. Чтобы ответить на него, нужно детально ознакомиться с косвенными затратами, на которые обращают внимание американские аналитики. Эти затраты можно разбить на пять групп.
Первая - это затраты, связанные с отчуждением Telecommunication Rooms (помещений этажных распределительных пунктов): на каждом этаже должно выделяться помещение, которое могло бы использоваться в других целях и приносить доход. Грубо говоря, на месте шкафа с коммуникационным оборудованием можно было бы поставить, например, автомат по продаже кофе. Так что в этом плане достоинства систем с централизованным администрированием являются очевидными.
Еще три категории затрат, относящиеся к этой группе, составляют расходы на администрирование распределенной системы, потери от простоев системы, вызванные недостаточной оперативностью администрирования, и затраты на последующую модернизацию системы по мере развития технологий передачи данных.
В централизованных оптических системах упрощается поиск проблем в сети
Помещения и ремонты
А теперь попробуем соотнести эти группы затрат с отечественными реалиями.
Как свидетельствует опыт, "стоимость отчуждения" понимается нашими заказчиками крайне редко. Это происходит во многом потому, что вообще не осознается необходимость выделения какого-либо помещения "под все эти железки и провода", да еще на каждом этаже. Сплошь и рядом этажные коммутационные центры заключены в шкафы, сиротливо приткнувшиеся по углам рабочих помещений, в коридорах, кладовках и чуть ли не в санузлах. А в этих шкафах размещено подчас весьма недешевое оборудование, которое участвует в передаче очень важной информации. Увы, заказчики часто экономят на всем, даже на том, на чем экономить не стоит. Впрочем, нельзя не признать, что в тех случаях, когда заказчик является собственником здания, фактор "стоимости отчуждения" уже учитывается. И все-таки аргумент в пользу освобождения площади, будучи достаточно весомым, пока, к сожалению, не принимается во внимание.
Проще оперировать, казалось бы, конкретными затратами - на ремонт и оснащение помещений.
В решениях для крупных оптических систем предусматривается удобство коммутации и место для укладки свободного волокна
Оборудование имеет конечную цену, ремонтные и инсталляционные работы - как правило, тоже. Проблема заключается в том, что все эти работы при калькуляции затрат разносятся по разным группам. Так, в стоимость инсталляции экранированной медной кабельной системы не включаются затраты на создание системы телекоммуникационного заземления сопротивлением 1 Ом, цена ремонта помещений попадает в смету строительных работ, а стоимость системы вентиляции теряется в общем перечне закупаемых на все здание кондиционеров и прочей хозяйственной утвари. Но как бы то ни было, за все это платит заказчик. Таким образом, необходимо учитывать все перечисленные затраты и на этом основании сопоставлять разные варианты построения системы.
Другие реалии
Затраты на администрирование и обслуживание системы, которые легко оцениваются в условиях почасовой оплаты труда, выписываемых нарядов и прочих особенностей работы специалистов в развитых странах, совершенно иначе воспринимаются персоналом соответствующих служб и отделов большинства украинских компаний. Однако и в данной сфере можно ощутить преимущества оптических систем. Больше всего они заметны при поиске неисправностей.
С этой точки зрения функционирование оптического волокна имеет дискретный характер - работает или не работает.
Это является неоспоримым преимуществом систем с оптикой до рабочего места, поскольку в данном случае исключается вариант, когда какие-то протоколы в неком кабельном тракте могут выполняться без отклонений. Соответственно, нет необходимости в полномасштабном тестировании с контролем множества параметров, что является характерным для кабельных систем.
Как ни странно, потери от простоев часто можно количественно оценить даже в условиях украинского рынка. Это легко проиллюстрировать реальным случаем. На объекте, принадлежащем крупной торговой сети, несвоевременно выполненная перекоммутация в одном из этажных распределительных пунктов привела к двухчасовой остановке работы основного склада, что, естественно, сказалось на общей дневной выручке нескольких магазинов. Это происшествие заставило руководителя отдела информационных систем компании всерьез задуматься о переводе кабельной системы на архитектуру с централизованным администрированием.
И последняя составляющая - то, что американцы называют recabling -хотя и имеет четкие количественные параметры, у конечных заказчиков нередко вызывает недоумение. Действительно, если по витой паре категории 5Е, а уж тем более шестой, можно спокойно "гонять гигабит", то этого должно быть вполне достаточно. Это, конечно, так, но вместе с тем нельзя считать несущественной проблему модернизации кабельных систем по мере развития стандартов. Еще не прошло и пятнадцати лет со времени первой стандартизации концепции СКС (не так давно именно этот срок отводился большинством производителей СКС на системную гарантию). И, казалось бы, не так давно практически везде решения на витой паре пятой категории менялись на категорию 5Е. Что же ожидает современную шестую категорию в свете необходимости обязательного тестирования систем на поддержку скорости в 10 Мбит/с, если будет принят соответствующий стандарт?
А для волоконной оптики развитие технологий передачи проявилось в совершенствовании стандартов, уточнении возможностей тех или иных трактов для определенных скоростей, но ни в коей мере не сопровождалось отказом от ранее использовавшихся решений.
Так, ныне действующие редакции международного, ISO/IEC11801, и европейского, EN 50173, стандартов, задающих основные принципы построения структурированных кабельных систем, определяют три категории многомодо-вого (0М1, 0М2, ОМЗ) и одну категорию одномодового волокна (0S1). Необходимо отметить, что категории 0М1 и 0М2 составляют обычные оптические волокна 50/125 и 62,5/125 с градиентным профилем изменения показателя преломления (данные категории отличаются широкополосностью в окне передачи 850 нм), к которым добавилось волокно категории ОМЗ. Это оптимизированное под лазерное излучение волокно 50/125, которое специально разрабатывалось для гигабитных систем.
По аналогии с решениями на витой паре новые редакции стандартов ISO/IEC 11801 и EN 50173 определяют и классы кабельных каналов. Однако принцип классификации оптических каналов несколько отличается от того, который применялся в медных системах. В системах на витой паре класс кабельного канала и категория компонентов задается поддерживаемой граничной частотой.
Оптические каналы OF-300, OF-500 и 0F-2000 определяются на основе стандартизованной максимально допустимой длины соответственно 300 м, 500 м и 2000 м. Класс канала указывает на то, как можно реализовать некое приложение, используя различные категории оптического волокна.
В любом случае, независимо от личных предпочтений либо опасений лиц, принимающих решения, развитие инфокоммуникационных технологий сопровождается ростом требовательности информационных систем к пропускной способности сетей. И лишь оптическое волокно способно обеспечить наибольший запас производительности на будущее. Возможно, осознание этого и стало причиной новой актуализации активности производителей в секторе решений с оптикой до рабочего места. Что касается заказчиков, то инвестирование даже в гибридную оптико-медную систему с централизованным администрированием максимально отодвигает время "Ч", с наступлением которого потребуются новые вложения, требуемые для замены кабельного оборудования. Это является весомым аргументом для тех, кто планирует стратегию своей работы и не забывает о надежности и безопасности своего бизнеса.
Идеальная среда
Пришло время поговорить о преимуществах волоконной оптики как таковой. Достоинства волоконных световодов во многом определяются тем, что для переноса информации используется оптическое излучение, а сама среда передачи является диэлектриком.
Для диэлектрической среды отсутствует необходимость в заземлении и других мерах обеспечения электрической безопасности, а также гарантируется полная гальваническая развязка оборудования.
Оптическое излучение не подвержено электромагнитным помехам природного происхождения и тем, которые возникают в результате функционирования самых разнообразных технических устройств на производствах, транспорте, в системах связи и в быту.
Отсутствие же собственного паразитного электромагнитного излучения от линии гарантирует целостность и защиту информации, а также исключает возможность несанкционированного бесконтактного доступа. Нет паразитного излучения - нет и проблемы межкабельных и внутрикабельных наводок. Это еще одно достоинство волоконно-оптических систем. С одной стороны, разработчикам не приходится прибегать к изощренным алгоритмам кодирования и распознавания сигнала, что не может не отразиться на стоимости активного оборудования. С другой стороны, намного проще тестировать оптоволоконные линии, поскольку не требуется проверка параметров, связанных с наводками.
Существенным фактором является и то, что исчезают проблемы электромагнитной совместимости и электромагнитного загрязнения помещений, ведь нормы допустимого паразитного излучения имеют обыкновение постоянно ужесточаться.
Широкая полоса пропускания в волоконно-оптических системах предполагает возможность перехода без особых проблем на более скоростные технологии, что может стать необходимым в ближайшей или более отдаленной перспективе. Низкий коэффициент затухания в волокне дает возможность рассматривать волоконную оптику в качестве идеальной среды передачи и для локальных сетей. Ключевым моментом при рассмотрении характеристик передачи в волоконно-оптических сетях является то, что эти характеристики не влияют на частотные параметры передаваемого сигнала, ведь затухание в волокне определяется используемым окном прозрачности и не изменяется с увеличением скорости передачи в сети.
Дополнительным преимуществом волоконной оптики как среды передачи является допустимая стандартом длина оптических кабельных трактов в системах с центральным администрированием, определенная в 300 м. IEEE ссылается на результаты по меньшей мере четырех исследований, которые показывают, что число кабельных трактов длиной до 300 м составляет 82-85%.
