Виртуальный Телеком

Кто-то хорошо сказал, что любое развитие технологии похоже на магию. Казалось бы, наконец-то пришли в ИКТ-отрасль так называемые «сети следующего поколения» (NGN — Next Generation Networks), основанные на принципе коммутации пакетов и IP-протоколе, способные предостав­лять потенциально любые услуги связи. Такими сетями было проще управлять, они изначально были мультисервисными (т. е. «заточенными» под предоставление любых услуг связи — передачу в любых сочетаниях голоса, видео, данных), и в них было проще вводить дополнительные сервисы с помощью соответствующих сервисных платформ. В свою очередь, серверы, на которых располагались сервисные платформы, постепенно переместились в «облака», они же центры обра­ботки данных (ЦОД), гарантирующие высокую надёжность множества входящих в них серверов. Как раз в текущем году исполняется 20 лет термину «интернет-телефония» и появ­лению первого шлюза из телефонной сети общего пользова­ния в Интернет. Помнится, это вызвало определённое смяте­ние в рядах действовавших на тот момент «зубров» рынка (как операторов, так и производителей оборудования), кото­рые почувствовали появление серьёзных конкурентов.Предчувствие «зубров» не обмануло, и всего лишь через пять лет отраслевое сообщество начало всерьёз обсуждать смену концепции в построении цифровых сетей связи, бази­рующуюся на пакетных решениях и IP-протоколе и имеющую конечную цель в виде «всё поверх IP». Соответственно раз­работчиками всей этой новой ИКТ-экосистемы являлись уже не связисты, а ИТ-специалисты. Ну а поскольку со временем поверх IP пошло действительно всё, тем самым и соверши­лась технологическая конвергенция коммуникационных и информационных технологий. Многое с тех пор стало про­ще, но проблемы, однако, остались.

Сети связи наполнились всевозможными сервисами, пальму первенства среди которых занимает доступ к соци­альным сетям. Своего рода знаковым событием в ИКТ-отрасли стало появление iPhone, с которого началось стреми­тельное наступление смартфонов, а потом и планшетов, каждый из которых представлял собой по меркам 80—90-х годов чуть ли не суперкомпьютер. В ответ миллионы и мил­лионы пользователей мобильной связи внесли свой посиль­ный вклад в серьёзный рост видеотрафика поверх IP. И по прогнозам, именно он будет занимать до 70 % в общем объё­ме мирового трафика. Впрочем, традиционные телезрители тоже никуда не делись, и многие из них успели воспользо­ваться новыми возможностями интернет-телевидения, кото­рое пришло к ним вслед за интернет-радио через «настоя­щий» широкополосный доступ (ШПД). Сегодня через ШПД к пользователям могут доставляться любые услуги и сервисы, и такая возможность получила название ОТТ (Over-The-Top).

Как и ранее, в случае с интернет-телефонией, ОТТ вызвал раздражение компаний, поверх сетей которых к их абонен­там стали «приходить» сторонние поставщики сервиса вроде Skype, Viber или WhatsApp Messenger. Все эти кросс-плат- форменные приложения (в том числе и для смартфонов) позволяют обмениваться текстовыми, голосовыми или видеосообщениями, и при этом не пла­тить оператору, который предоставляет доступ в Интернет. А глава Facebook’a Марк Цукерберг вообще обещает вос­создать в своей социальной сети все существующие услуги связи. Поэтому указанное раздражение имеет под со­бой основание и было недавно проде­монстрировано на самом высоком уровне в Барселоне во время Мобиль­ного Конгресса (MWC-2015), когда че­тыре крупнейших мировых оператора призвали регуляторов рынка (правда, пока безуспешно) привести к единому знаменателю взаимоотношения с по­ставщиками ОТТ-сервисов и операто­рами связи. Кстати, наиболее динамич­ные операторы начали внедрять собст­венные ОТТ-сервисы, чтобы хотя бы быть в тренде.

Собственно с развитием ШПД все сервисы превращаются в «облачные», когда в «облаке» может быть сгенериро­вано всё — от виртуальной АТС до вир­туальной видеоплатформы, и от прос­того приложения до целого виртуально­го предприятия с виртуальными ра­бочими местами, бизнес-процессами и инфраструктурой. Для всего этого, с точки зрения инфраструктуры, доста­точно иметь высокоскоростной канал ШПД к ЦОДу, в котором современные ИТ-гении разместят свои сервисные платформы. В качестве иллюстрации растущей популярности «облачных» ре­шений можно привести недавнее ис­следование J’son & Partners Consulting, констатировавшее, что за прошлый год отечественный рынок виртуальных АТС вырос в денежном выражении на 57 % по сравнению с 2013 г. и составил 3,85 млрд руб. И в самом деле, зачем устанавливать у себя какое-то телефон­ное «железо» и обслуживать его, если достаточно всего лишь IP-телефонов, подключённых через маршрутизатор и ШПД к ЦОДу?

Развивающаяся виртуализация ком­пьютерных сетей, систем хранения ин­формации и ЦОДов привела к револю­ции в способах ведения бизнеса, управ­ления контентом и подключения систем третьих сторон. Идёт процесс конвер­генции внутренних и внешних ИТ-систем во имя достижения наивысшей коммуникации и прозрачности.

Развитие набирающего силу Интер­нета вещей (IoT — Internet of Things) — ещё один тренд развития современной ИКТ-отрасли, грозящий оперировать многими миллиардами подключённых устройств, что как минимум усложнит взаимодействие операторов с этой но­вой «абонентской базой». А вслед за IoT на горизонте уже появился Всеобъем­лющий Интернет (IoE — Internet of Eve­rything) с ещё большим охватом плане­ты и происходящих на ней процессов.

Программирование традиционных сетей с их дорогим и сложным оборудо­ванием зачастую требует много затрат. С широким распространением таких трендов, как мобильные вычисления, большие данные, социальные сети и «облака», отраслевые специалисты ищут пути, чтобы сделать свою сетевую инфраструктуру более динамичной, масштабируемой и отзывчивой на быстро меняющиеся потребности персонала и клиентов. И если постараться взглянуть на всю формирующуюся на наших глазах сетевую инфраструктуру, то мы увидим множество подключённых реальных и виртуальных устройств с самыми необычными параметрами и сложными соотношениями между за­гружаемым в сеть и выгружаемым из сети трафиком. Причём трафиком ко­лоссального объёма (ожидается, что объём будет расти в геометрической прогрессии), требующего соответству­ющих мощностей для обработки разно­образным оборудованием, из которого эта сеть состоит. Поэтому каждая со­временная мультисервисная сеть связи неизбежно превращается в «узкое гор­лышко» для сгенерированного в ней трафика не только из-за его растущего объёма, но и из-за его неравномернос­ти. Необходимость в ресурсах сети ди­намично меняется в зависимости от времени суток, крупных событий, дело­вой активности и т. д. Со стороны конеч­ных пользователей постоянно растут требования к качеству контента, меня­ется характер его потребления и гене­рации, поэтому нужны новые подходы к передаче и управлению потоками раз­нородного трафика.

С самого начала в процессе цифровизации телекома все сетевые устройства неуклонно превращались в простые или несколько более сложные компьютеры, будь то цифровая АТС, маршрутизатор, сервер доступа или смартфон. Правда, у каждого из этих «компьютеров» были свой производи­тель и своё индивидуальное программ­ное обеспечение (ПО), которое гаран­тировало совместимость с другими се­тевыми устройствами по стандартным протоколам. Но и только. Всё остальное в части систем сетевого управления и управления бизнесом, адаптации сер­висных платформ или даже простой замены оборудования одного произво­дителя на оборудование другого было изначально неэффективным, хотя и воз­можным.

Любимая «игра» любого поставщи­ка — сделать даже в самом стандарти­зованном оборудовании что-нибудь своё, частное, чтобы покрепче привя­зать к себе будущего клиента. Поэтому отнюдь не всегда можно «выдернуть» из сети какое-нибудь устройство, заменив его на продукцию другого поставщика. И, кстати, далеко не факт, что она будет легко поддерживаться уже установлен­ной у вас системой сетевого управле­ния.

Любимая «игра» любого крупного се­тевого оператора — никогда не давать одному поставщику захватить своим оборудованием слишком большой кусок сети. Пусть даже придётся ставить несколько систем управления и пытать­ся как-то их объединять. Пусть всё бу­дет не так гибко и не так функциональ­но, но зато «я не кладу все яйца в одну корзину».

И следует понимать, что играть в эти «игры» все они никогда не перестанут. И потому наличие нестандартных элемен­тов в сетях связи, а также в системах обработки и хранения данных в усло­виях быстрого роста инфраструктуры сетей и ЦОДов вместе с клиентской базой и растущим трафиком — это не что иное, как своего рода быстро при­ближающийся тупик всей современной ИКТ-отрасли. Сложность и пропускная способность сетей связи растут экспо­ненциально, при этом доходы, получае­мые с одного абонента, неуклонно сни­жаются, потому что конкурентная среда претерпела радикальные изменения с появлением ОТТ-игроков, и у операто­ров возникает необходимость примене­ния новых технологий связи и смены бизнес-моделей. В частности, техноло­гии «облачных” вычислений открывают перед операторами новые возможности и дают основу для трансформации сети.

Неудивительно, что сеть будущего, скорее всего, будет иметь «облачную” архитектуру, центром которой станет ЦОД. Давно известна возможность пре­вращения стандартного компьютерного «железа» во что-то более полезное с по­мощью соответствующего ПО. Форми­рование в одном компьютере сразу нескольких виртуальных машин тоже давно известно. И если у вас вместо компьютера есть ЦОД или целая группа ЦОДов в виде «облачной” гряды, на их компьютерных ресурсах вполне можно «нарисовать» любую виртуальную сеть связи с различными функциональными элементами и заодно подключить к ней какие-нибудь «нарисованные» сервис­ные платформы. Содержащиеся в этих ЦОДах «озёра данных» (Data Lakes — появился уже и такой термин) позволят сформировать любые сервисы для лю­бого человека, который может получить к ним доступ. Останется лишь попро­сить у связистов организовать каналы ШПД к конечным пользователям. Расту­щая производительность типовых сер­веров также способствовала развитию виртуализации. И если раньше высокую производительность и доступность се­тевых функций могло обеспечить толь­ко специализированное оборудование, сегодня типовые серверы предостав­ляют достаточно высокую надёжность, что и позволяет «разворачивать» вирту­альные машины для поддержки отдель­ных виртуализованных сетевых функ­ций, присущих тому или иному сетево­му элементу. И на одном физическом сервере может быть развёрнуто доста­точно много таких виртуальных элемен­тов (функций).

Всё вышесказанное является пред­посылками к появлению новой парадиг­мы виртуализации сетевых функций (Network Functions Virtualization — NFV). Кроме того, развитие технологий NFV стало своего рода ответом на приход на рынок телеком-услуг таких традицион­ных поставщиков «облачных» сервисов, как Google, Yahoo или Facebook. Опера­торы восприняли концепцию NFV как фундаментальное и экономически эф­фективное изменение сетевой архитек­туры. Кроме того, использование NFV даёт возможность операторам связи динамично подстраивать свои сервисы под меняющиеся потребности рынка, расширять спектр услуг, быстро внед­ряя новые функции на типовом обору­довании.

Основная идея NFV заключается в том, чтобы уметь оперативно задейст­вовать и перераспределять сетевые мощности, применяя при этом типовое коммерческое оборудование. В случае сбоя на одной из виртуальных машин сеть автоматически меняет конфигура­цию, обеспечивая надёжную работу сервисов. При этом необходимость че­ловеческого участия в сетях NFV в сравнении с традиционными архитекту­рами значительно ниже и появляется больше возможностей для удалённого администрирования. Поскольку внед­рение новых сервисов, мониторинг производительности, экстренное вос­становление сети проходят с гораздо более высокой степенью автоматиза­ции, это помогает сокращать операци­онные расходы. И как только идея NFV овладела производителями, сетевыми «облачными художниками» стали прак­тически все крупные ИТ-поставщики, от производителей сервисных платформ до поставщиков систем хранения дан­ных (СХД). Они превратились в постав­щиков телекоммуникационного обору­дования, пусть и виртуального. Так, в очередной раз ИТ-специалисты ещё глубже залезли в огород связистов, заменив своей магией виртуализации реальное «железо».

В то время как сетевая виртуализа­ция — это новое отраслевое «решение», физическим «механизмом» этого реше­ния являются программно-определяе­мые сети (SDN — Software Defined Net­work), о которых уже рассказывалось на страницах журнала. Напомним, что технология SDN позволяет реализо­вать сеть связи дешевле и проще в уп­равлении за счёт основной идеи: уров­ни управления сетью и передачи дан­ных в ней разделяются, а «надсетевой» SDN-контроллер может управлять по­средством открытого протокола ореп- flow любой «разношёрстной» сетью (оборудованием разных поставщиков), реализуя в ней любые сценарии. Плат­форма SDN позволяет собирать прило­жения и технологии как детали конструк­тора и помогает им взаимодействовать. Такой подход позволяет достигать высо­кого коэффициента доступности, надёж­ности и простоты развёртывания.

Исторически сетевые устройства всегда пытались сбалансировать два противоположных тренда — простоту эксплуатации и настройку под конкрет­ного клиента. Поскольку каждый про­изводитель обычно использует разные элементы для настройки, сеть получа­лась довольно сложной. Зато с помо­щью SDN оператор сможет модифици­ровать сеть в полном соответствии с собственными нуждами и нуждами сво­их клиентов, а также понимать, где в се­ти есть проблемы с качеством. В ком­пьютерной индустрии такое поведение считается само собой разумеющимся. Теперь этот же тип мышления приходит и в телеком.

Раз уж могут быть программно-опре­деляемые сети, то почему бы и ЦОДам не быть такими. И они появились — SD-DC (Software Defined Data Center). Концепция SD-DC предусматривает аб­страгирование от аппаратной части всех компонентов ЦОДа, что делает реаль­ным предоставление абсолютно любых ИТ-ресурсов, как настраиваемых услуг по требованию. Появляются и программ­но-определяемые хранилища данных (SDS — Software Defined Storage).

Внедряя «облачные» технологии вир­туализации сетевых функций, телеком- операторы становятся более конкурен­тоспособными в условиях, когда быстро растёт рынок ОТТ-сервисов. Иначе опе­раторам будет сложно выживать, по­скольку операционные расходы будут расти, а срок вывода на рынок новых сервисов будет слишком велик. Абонен­ты же в конечном итоге сделают выбор в пользу оператора с современными услугами, динамично подстраивающи­мися под их потребности, богатой функ­циональностью и доступной ценой, чем в пользу поставщика какого-нибудь одного сервиса. Следует заметить, что, помимо всего прочего, в случае исполь­зования NFV пользователи получают возможности для самостоятельного управления ассортиментом используе­мых сетевых приложений, могут вносить изменения, выбирать новые сервисы и сетевые функции. Это особенно ценится корпоративными клиентами. Появляют­ся новые возможности взаимодействия платформ, сервисов, устройств.

Целая группа компаний-производителей — Ericsson, IBM, Cisco Systems, AT&T, Hewlett-Packard и China Mobile — запустила в конце сентября 2014 г. про­ект OPNFV (Open Networking Foundation) с целью разработки эталонной архитек­туры на базе свободного кода, призван­ной ускорить внедрение NFV на пред­приятиях и в ЦОДах сервис-провайдеров. С этого времени число участников проекта, которому покровительствует Linux Foundation, выросло до 44 и в него вошли такие вендоры, как Dell, Red Hat, Brocade, Intel, Juniper Networks, Huawei, ARM, Alcatel-Lucent, Sprint и Broadcom. Совсем недавно к OPNFV присоедини­лись Midokura, Sonus Networks, Array Networks и Ooredoo.

Многие крупнейшие операторы уже приняли стратегии по внедрению SDN и NFV. В частности, компания Telefonica начала переход на эти технологии, что­бы повысить доход от цифровых серви­сов с 5 % в 2013 г. до 10 % в 2016 г. и со­кратить расходы за тот же период на 1,5 млрд евро. Deutche Telekom плани­рует внедрить SDN, чтобы к 2020 г. объ­единить все свои ресурсы в единую сеть с централизованной системой сетевого управления и общими возможностями резервирования, а также перейти с мно­гоуровневой архитектуры сети на двух­уровневую. Компания AT&T планирует к 2020 г. виртуализировать 75 % сети. К концу 2014 г. 40 % стратегически значи­мых приложений этого оператора были перенесены в «облако». В компании была запущена масштабная программа по переподготовке специалистов, рабо­тавших с «железом». Сейчас уже более двух тысяч таких сотрудников прошли тренинги по программированию, чтобы продолжить работать в компании.

Интерес производителей к SDN и NFV вполне понятен. С одной стороны, эти технологии перспективны в плане запросов конечных пользователей. В выпущенном в конце прошлого года от­чёте Infonetics Research прогнозиру­ется, что глобальный рынок оператор­ского оборудования и ПО на базе SDN и NFV вырастет с менее 500 млн долл. в 2013 г. до более 11 млрд долл. в 2018 г., причём основную часть будущих при­былей принесёт именно NFV. Но это, очевидно, лишь начало.

В 2014 г. правительство РФ включи­ло SDN и NFV в перечень приоритетных направлений развития науки и техники. По данным прошлогоднего опроса J’son & Partners Consulting, более 70 % российских операторов изучают и ана­лизируют возможности SDN и NFV, при этом более 50 % уже тестируют эти технологии. Более 70 % опрошенных основным драйвером возможных внед­рений называют сокращение сроков модернизации сети, для двух третей ключевую роль играет перспектива снижения операционных расходов.

Опрос CNews Analytics, проведён­ный в июне 2015 г., показал, что широ­кое внедрение SDN и NFV в России пока сдерживается нехваткой примеров ус­пешных проектов, проблемами серти­фикации и совместимости решений, недостаточным числом применимых на практике приложений. Имеющийся ре­сурс сетей ещё не выработан, поэтому компании-операторы не спешат их ре­формировать.

Всё вышесказанное свидетельству­ет о том, что новые технологии виртуа­лизации позволяют преобразовать при­ложения, серверы и сети в некие про­граммные абстракции, и этот процесс преобразования может серьёзно изме­нить лицо телекома. Когда-нибудь все сети связи смогут стать полностью тех­нологически однородными, а весь буду­щий Телеком — это просто ИКТ-услуга, получаемая поверх компьютеров, рас­ставленных по сети или сгруппирован­ных в ЦОДах, мало отличимой от сети Интернет. Разумеется, в руках связис­тов по-прежнему останутся сети досту­па и высокоскоростные транспортные сети, соединяющие ЦОДы. Но и только. Впрочем, сначала всё-таки должна бы­ла «созреть» технологическая основа для тотальной сетевой виртуализации и прочих превращений. Полный переход к «облачным» вычислениям означает трансформацию сегодняшних «остров­ков виртуализации» в полностью взаи­мосвязанные «облачные» системы. В этих условиях ИТ-инфраструктура кор­поративных клиентов и поставщиков услуг должна быть открытой и интегри­рованной, чего ранее никогда не наблю­далось, несмотря на все прошлые стан­дарты, обещания и прогнозы поставщи­ков оборудования и ПО.

Таким образом, значительная часть современного телекома находится на пути превращения в виртуальную ре­альность, а наступившая эпоха транс­формации способов управления этим телекомом вполне может быть пред­ставлена как Век Упрощения Коммуни­каций (хотя и осуществляемая на са­мом деле на базе усложнения техноло­гий). Одновременно управление ИКТ- сетями и ИТ-платформами становится столь абстрагированным от собственно техники, что заниматься этим далее будут самые простые люди — бизнес­мены, продавцы, маркетологи, финан­систы и просто граждане, отдающие простые команды вроде «хочу такой-то сервис» или «сделайте мне вот такую сеть». Дальнейшее проникновение ИКТ-отрасли во все стороны жизни будет требовать максимально простого управления сетями, услугами и прило­жениями. И уже не только связисты, но и ИТ-специалисты будут не очень-то и нужны для эксплуатации таких систем. Вернее, не в том количестве.

Зато возрастёт спрос на специалис­тов, разрабатывающих новые примене­ния решений виртуализации. К примеру, основные усилия направлены отнюдь не только на оперирование неимоверно сложными процессами и многими мил­лиардами устройств, но и на кардиналь­ное упрощение входного языка. Надо научиться управлять голосом или жес­том, и тогда, к примеру, виртуальный те­леком станет доступен каждому. Путём эффективного использования Интер­нета (в частности, 1оЕ), «облачных» вычислений и больших объёмов данных человечество сможет использовать интеллект людей и машин по всему миру для создания нового всеобщего интеллекта, управляющего не только сетями связи, который, возможно, бу­дет общаться с людьми, как общаются с ними в фантастических сагах космиче­ские корабли. В том числе и для созда­ния объёмных моделей-дублей самих людей. Сегодня это кажется нам маги­ей, но, быть может, в не столь отдалён­ном будущем главным для нас будет не ошибиться в собеседнике.

Автор: А. ГОЛЫШКО, канд. техн. наук, г. Москва