Páteřní směrovače v IP/MPLS sítích

Konvergence se dnes skloňuje ve všech pádech. I když v současnosti mají provozovatelé příjem z 80 procent z hlasových služeb, rádi by poměr změnili na 50 procent ve prospěch služeb datových. K tomu potřebují konvergované sítě, které využívají infrastrukturu ATM, Frame Relay, Ethernet nebo pronajatých okruhů. Že konvergovaná síť musí být založena na IP, je dnes samozřejmostí. Nejčastějším řešením je rychlý přenos IP datagramů prostřednictvím MPLS (MultiProtocol Label Switching) v páteřní síti provozovatele.

Spolehlivost a rychlé zotavení po výpadku

Jednou z otázek při přechodu na sítě IP/MPLS je, zda lze u páteřních směrovačů (core) docílit spolehlivosti, tolik potřebné pro hlasové služby. Dosavadní generace páteřních směrovačů nabízely spolehlivost „jen“ 99,9 procenta až 99,95 procenta, což v reálu znamená nepřijatelných deset hodin výpadku za rok. Dnes se i od směrovačů požaduje úroveň spolehlivosti odpovídající tradičním TDM (Time Division Multiplex) sítím, tedy 99,999 procenta (carrier class). Spolehlivost IP má zatím v podání různých výrobců poněkud různé vysvětlení.

Dnes existuje několik návrhů IETF, které mají umožnit ochranu (seamless protection) směrovaných sítí. Cílem je, aby jakýkoli výpadek jednoho směrovače v síti byl zcela transparentní vůči ostatním částem sítě. Dva ze snad nejčastěji diskutovaných návrhů jsou následující (viz obrázek):

Non-stop forwarding používá rozšíření směrovacích protokolů pod označením Graceful Restart, a to BGP (draft), OSPF (RFC a draft), IS-IS, LDP a MPLS. Rozšíření slouží pro informování peer směrovačů tak, aby pokračovaly v přepínání paketů i v případě, kdy směrovací procesor nepracuje. Toto řešení prosazují dominantní výrobci: není potřeba záložní procesor pro ukládání směrovacích informací a nemusí se ani znovu nastartovat celý směrovač. To samozřejmě v sobě nese rizika během výpadku související s používáním zastaralých (zmražených) informací o cestách v síti, které může vyústit do směrovacích smyček či černých děr pro pakety. Současně také musí všechny okolní směrovače používat samostatná rozšíření pro jednotlivé směrovací protokoly.

Non-stop routing používá záložní směrování se zrcadlením výměn informací směrovacích protokolů, aby se udržely stavové informace a vazby s okolními směrovači. Toto řešení nepotřebuje žádná rozšíření směrovacích protokolů, takže nejsou ani žádné obavy ze vzájemné spolupráce mezi zařízeními od různých výrobců. Nevýhodou je, že v záložním směrování dochází k opakování (replikaci) stejné chyby jako v primárním.

S vyšší spolehlivostí jdou ovšem ruku v ruce vyšší náklady. Přitom provozovatelé spíše spoří a přistupují k nasazení nové technologie jen za předpokladu vyššího obratu a zisku ze svých služeb, nebo se naopak snaží snížit celkové náklady (TCO, Total Cost of Ownership) na své sítě.

V dnešní době proto provozovatelé sítí preferují využití modulárních směrovačů (multichassis), aby zvýšili kapacitu směrovače, aniž by se zvyšovala složitost celého systému (výměna jednoho směrovače za nový s vyšší kapacitou nebo náhrada více směrovačů s pevnou konfigurací). Tato volba nabízí centralizaci a zjednodušení konfigurace i řízení (jakoby jednoho směrovače), čímž se snižují provozní náklady. Modularita systémů také umožňuje provozovatelům opětovné využití směrovačů pro různé aplikace.

Inteligence i do jádra sítě

Dosud jsou páteřní směrovače (core) jen velká a rychlá zařízení pro přepojování paketů bez velké inteligence. Inteligence se uplatňuje zejména v zařízeních na okraji sítě (edge). Směrovače nové generace ale půjdou proti tomuto dosavadnímu trendu přesouvání inteligence z jádra sítě na její okraj.

Pro uspokojení různorodých požadavků uživatelů na služby budou provozovatelé muset stále více vzájemně propojovat, resp. zajistit spolupráci mezi sítěmi, a to i značně různorodého charakteru (telefonními, VPN apod.). Bez této spolupráce mohou jen těžko očekávat přehršel nových obchodních možností. Proto budou muset páteřní směrovače příští generace být schopny oddělovat provoz příslušející různým službám a zacházet s ním odpovídajícím způsobem. Směrovače budou muset přes hranice poskytovatele služeb umět sdělit potřebné informace o provozu, který se přes hranici pohybuje. Sledování různých typů provozu bude potřeba také kvůli účtování. A k tomu všemu bude nezbytné posílit inteligenci hlavních směrovačů (multiservice).

Vývoj a výroba

Vývoj centrálních směrovačů směrem k vyššímu IQ probíhá v laboratořích prakticky na všech kontinentech, což jen potvrzuje společný pohled na věc u provozovatelů. Ovšem pouze někteří výrobci síťových zařízení budou mít z tohoto posunu užitek. Trh totiž není tak velký, aby se v konkurenčním prostředí uživili víc jak tři čtyři výrobci. Cisco Systems a Juniper jsou stálicemi na tomto trhu a také si ho samozřejmě hlídají a ovládají dohromady jeho valnou většinu. O zbývající část trhu se snaží jednak Avici Systems, jednak nové nastupující společnosti jako Chiaro Networks, Procket Networks, Caspian Network a Hyperchip, vyjma posledně jmenovaného kanadského výrobce jsou to všechno americké firmy. Avici se sice v loňském roce celkem dařilo, ale na trhu páteřních směrovačů si může připsat pouze 2,5 procenta, s čímž podle pozorovatelů nemůže přežít. K přežití bude muset maximálně zužitkovat svoje nové partnerství se společností Huawei. Procket a Chiaro jsou silní nováčci mezi výrobci, ale samotní toho moc nedocílí. Zřejmě pro ně také není jiná cesta než budovat strategické aliance, případně se nechat koupit.

Vývoj trhu velkých směrovačů za poslední dva roky s výhledem do roku 2007 naznačuje obrázek. Trh v loňském roce stagnoval, ale předpovědi na tento rok jsou již příznivější. Podle Yankee Group má být hodnota trhu s páteřními směrovači do dvou let kolem dvou miliard dolarů, podle jiných odhadů (Infonetics Research) se má vyšplhat dokonce až na 2,7 miliardy dolarů.

Směrovače pro okraj sítě

Koncem devadesátých let se provozovatelé zaměřovali na budování, modernizaci a zvyšování kapacity svých páteřních sítí. S přelomem tisíciletí už ale bylo kapacity dostatek, investičních prostředků ovšem méně, takže se začali věnovat vylepšování zařízení na okraji svých sítí, kde cítili jednoznačnou perspektivu zdroje zisku z nových služeb. A okraj sítě se stal znovu důležitý s postupným přechodem na MPLS sítě, tedy někdy od loňského roku.

Směrovače nové generace, jejichž vlastnosti jsme naznačili výše, by se mohly využívat pro agregaci nebo také jako směrovače na okraji sítě. Není totiž nikde řečeno, že by se páteřní směrovače, zejména s posílením svých funkcí pro podporu více služeb, nedaly výhodně uplatnit také jako okrajové směrovače. Tento trh je zatím více fragmentovaný, protože zde kromě velikánů jako Cisco (GSR 12000) či Juniper (M320) působí desítky dalších výrobců, mezi jiným Alcatel, Laurel Networks, Nortel Networks, Redback Networks a Tellabs (nedávno oznámené vylepšení 8800).

Díky vývoji softwaru pro směrovače nové generace se můžeme dočkat určitého přiblížení páteřních a okrajových směrovačů, protože cílem je podporovat více služeb v konvergované síti (IP/MPLS), k čemuž už nebude stačit koncentrace inteligence výhradně na okrajích sítě. Směrovače příští generace musí být škálovatelné, spolehlivé, výkonné a musí podporovat QoS. A přitom musí splňovat požadavky provozovatelů na snížení pořizovacích i provozních nákladů.