В преддверии конференции «Связь на Русском Севере» хотелось бы поделиться с читателями Connect размышлениями о возможности и необходимости использования технологий виртуализации и облачной модели построения телекоммуникационных и информационных систем в Арктической Зоне России.
Интуитивно ответ выглядит как категорическое «нет».
Какие могут быть «облака» и виртуализация там, где и спутниковая связь есть далеко не всегда (см. недавнюю публикацию Андрея Брыксенкова)?
Кроме того, как совершенно точно отмечает Андрей: «Существуют проекты перспективных систем КВ, СВ связи, тропосферной связи и загоризонтной радиолокации. Но многие технологии оказываются недостаточно эффективными при размещении соответствующего оборудования на поверхности земли, поэтому для их реализации рассматриваются в основном спутниковые платформы».
От себя отмечу, что ни спутниковые, ни наземные системы в принципе не в состоянии обеспечить требуемые большинством из существующих распределенных ИТ-систем характеристики не только по пропускной способности (емкости) канала, но и по задержке сигнала, которая в спутниковом канале превышает 500 мс.
Причина в том, что все эти системы связи, традиционно используемые в малонаселенных регионах с тяжелыми климатическими условиями, ориентированы в основном на голосовую связь и технологию коммутации каналов, в то время как в современной ИКТ-парадигме голосовая связь – это лишь один из ИТ-сервисов, предоставляемых поверх IP-сетей, и занимающий в общем объеме трафика менее 1%.
Теперь пару слов об информационных технологиях, в частности, о решении столь актуальной сейчас в арктическом регионе задачи обеспечения ситуационной осведомленности.
При классическом подходе, ориентированном на ручной труд при выполнении процессов получения и обработки данных, решение этой задачи требует постоянного присутствия там человека.
Представим себе, что для выполнения этих задач персоналу обеспечены нормальные бытовые условия.
Однако, традиционное построение офисных ИТ-систем мягко говоря не оптимально в таких регионах. Представьте себе обычный офис с сотнями персональных компьютеров, телефонов, коммутаторов и кабельной сетью, офисной АТС и другими привычными ИТ-благами цивилизации. Как организовать такой офис за полярным кругом? Все это оборудование надо туда завезти, смонтировать и настроить, постоянно обслуживать, обеспечить электропитанием (ИБП, ДГУ, тонны солярки!), сотрудники офиса где-то должны жить, питаться и так далее. А как обеспечить обмен данными с «Большой Землей»? Одни только обновления установленного на персональном компьютере ПО – это до 100 мегабайт данных в месяц на 1 компьютер. А если там сотни ПК?
Даже в офисах, расположенных в центрах крупных городов, в последние годы стараются избавиться от физических десктопов, а все остальное офисное ИКТ-хозяйство свести к минимуму, переходя на технологии виртуализации рабочих мест и приложений, доступных из сетей отказоустойчивых дата-центров. А для северных территорий это настоящее спасение – номенклатура и количество необходимых для развертывания полноценного офиса сетевых и компьютерных устройств при таком подходе кардинально сокращается, они становятся практически необслуживаемыми, радикально сокращается энергопотребление оборудования и, как следствие, необходимость в построении мощных и сложных систем энергоснабжения.
Отдельно отмечу, что требования к внешним каналам связи практически идентичны как при построении «виртуального офиса», так и традиционного.
Кроме того, важно понимать, что виртуализация и облачные технологии – это не просто замена физического ПК или сервера на виртуальный. Это и возможность значительно повысить уровень автоматизации большинства процессов, связанных со сбором и обработкой данный, полностью исключив участие человека непосредственного в их исполнении, оставив за ним только функции контроля. Как следствие, сократить и количество необходимого «на месте» персонала.
Таким образом, выгоды очевидны, но все упирается в сеть. Вернее в ее отсутствие.
Как ни странно, здесь технологии виртуализации и облачная модель также являются единственно возможными для построения сетей связи, способных предоставить канальную емкость с требуемыми ИТ-системами характеристиками.
Как верно отмечает Андрей Брыксенков, весьма перспективны аэростаты в качестве телекоммуникационных платформ.
Более того, на мой взгляд, при определенных условиях именно аэростаты могут стать не вспомогательной, а основной компонентой перспективной системы связи в Арктической зоне.
Такая система связи может быть построена на стратосферных платформах, представляющих из себя ограниченно управляемые аэростаты, обладающие наилучшим соотношением по площади покрытия и задержке сигнала и предполагающие возможность их массового использования.
Дело в том, что суровые погодные условия у поверхности в Арктическом регионе отнюдь не означают таковые в стратосфере. Арктическая зона, а также зона вблизи экватора – это наиболее благоприятные зоны с точки зрения силы ветра на больших высотах (она минимальна) и наличия устойчивых по направлению воздушных потоков, различное направление которых на разных высотах позволят ограниченно управлять местоположением аэростата при минимальных затратах энергии.
Хорошо известен, например, проект Google Loon, как раз ориентированный на создание систем связи в труднодоступных регионах нашей планеты на базе недорогих ограниченно управляемых аэростатов.
Но при чем здесь виртуализация и облачные технологии?
Дело в том, что в отличие от традиционных сетей с фиксированным положением узлов, топология сети связи, построенной на таких платформах, динамически меняется. Кроме того, узлы сети – это небольшие зонды малой грузоподъемности, имеющие весьма жесткие ограничения по потребляемой оборудованием связи мощности.
Это означает, что необходима сеть с автоматическим динамическим управлением, позволяющим осуществлять адаптацию конфигурации сети под местоположение платформ, а не наоборот, как в обычных сетях связи. А размещаемые на аэростатах элементы такой сети должны быть виртуализованы, что минимизирует требования к массе и энергопотреблению поднимаемого в стратосферу оборудования и делает возможным массовое его применение.
То есть это сеть, построенная на принципах SDN (software-defined network) и NFV (network functions virtualization).
Кроме того, являющаяся следствием простоты и дешевизны массовость элементов такой сети позволяет обеспечить их избыточность и высокую доступность сети в целом, для которой выход из строя отдельных ее элементов будет означать лишь временное снижение ее пропускной способности, а не полное отсутствие связи.
Помимо перечисленных выше, большим плюсом таких виртуализованных систем связи с автоматическим SDN-управлением является возможность их качественного моделирования.
Так, в рамках реализации проекта распределенной сетевой инфраструктуры для проведения научно-исследовательских междисциплинарных проектов в сфере науки и образования (Global Russian Advanced Network Initiative, GRANIT) консорциумом российских вузов планируется создание необходимой для моделирования таких сетей и систем «Интернета Сервисов» среды.
В случае получения положительных результатов создание «в железе» динамически адаптирующейся под нагрузку и конфигурацию узлов сети, размещенных на ограниченно управляемых стратосферных платформах, не представляет особой сложности. Наиболее сложный ее функционал будет реализован на программном (виртуальном) уровне в ходе работ по имитационному моделированию (проектированию) сети. А ее развертывание не потребует существенных финансовых затрат.
